Почему? Это – первое слово на многих губах после диагноза рака. “Это – совершенно разумный вопрос”, говорит Берт Воджелштейн, генетик рака в Университете Джонса Хопкинса в Балтиморе, Мэриленд, кто потратил срок службы, пытающийся ответить на него. Благодаря его дружбе с недавно чеканившим доктором философии в прикладной математике два теперь предлагают структуру, утверждая, что большинство случаев рака является результатом биологической неудачи.В статье на этой неделе по Науке, Фогелштайн и Кристиан Томазетти, присоединившийся к отделу биостатистики в Хопкинсе в 2013, выдвигали математическую формулу для объяснения генезиса рака.
Вот то, как это работает: Возьмите число клеток в органе, идентифицируйте, какой процент их долгоживущие исходные клетки и определяют, сколько раз делят исходные клетки. С каждым отделением существует риск вызывающей рак мутации в дочерней клетке. Таким образом Томазетти и Фогелштайн рассуждали, ткани, принимающие самое большое число отделений исходной клетки, являются самыми ранимыми к раку.
Когда Томазетти произвел подсчеты и сравнил их с фактической статистикой рака, он пришел к заключению, что эта теория объяснила две трети всех раковых образований.“Используя математику развития, Вы можете действительно развить подобное инженеру понимание болезни”, говорит Мартин Ноуок, изучающий математику и биологию в Гарвардском университете и работавший с Томазетти и Фогелштайном. “Это – риск базисной линии того, чтобы быть животным, имеющим клетки, которые должны разделиться”.
Идея появилась во время одного из еженедельных мозговых штурмов пары в офисе Фогелштайна. Они возвратились к старому вопросу: Сколько из рака ведут факторы окружающей среды, и сколько генетикой?
Для решения этого Томазетти рассуждал, “Я сначала должен понять, сколько случайно, и выньте это из картины”.«Шансом» Томазетти имел в виду рулон игры в кости, которую каждое деление клетки представляет, не принимая во внимание влияние вредных генов или факторов окружающей среды, таких как курение или выставка к радиации. Он больше всего интересовался исходными клетками, потому что они выносят — подразумевать, что мутация в исходной клетке, более вероятно, вызовет проблемы, чем мутация в клетке, умирающей более быстро.
Томазетти искал литературу для нахождения чисел, в которых он нуждался, такие как размер исходной клетки «отделение» в каждой ткани. Подготовка общего количества отделений исходной клетки по сроку службы против пожизненного риска рака в 31 различном органе показала корреляцию. Поскольку число отделений увеличилось, риск – также.Рак толстой кишки, например, намного более распространен, чем рак двенадцатиперстной кишки, первое протяжение тонкой кишки.
Это верно даже в тех, кто несет видоизмененный ген, ставящий их весь кишечник под угрозу. Томазетти нашел, что существует приблизительно 1 012 отделений исходной клетки в двоеточии по сроку службы, по сравнению с 1 010 в двенадцатиперстной кишке. У мышей, в отличие от этого, есть больше отделений исходной клетки в их тонкой кишке — и больше случаев рака — чем в их двоеточии.Линия между мутациями и раком является не обязательно прямой. “Это может не только быть, происходит ли мутация”, говорит Брюс Пондер, давний исследователь рака в Кембриджском университете в Соединенном Королевстве. “Могут быть другие факторы в ткани, определяющие, сохраняется ли мутация” и вызывает ли это зловредность.
Однако остатки теории “чрезвычайно привлекательная идея”, говорит Ханс Клеверс, исходная клетка и биолог рака в Институте Hubrecht в Утрехте, Нидерланды. Однако, он указывает, результат “стержни полностью на том, насколько хороший входные данные”.
Томазетти знал, что некоторые изданные данные могут не быть правильными. В 10 000 пробегов его модели он уклонился, где различные пункты на графе были подготовлены.
Всегда, “результат был все еще значительным”, он говорит, предполагая, что большая картина держится, даже если некоторые точки данных не делают. На математическом жаргоне граф показал корреляцию 0,81. (Корреляция 1 средства, что путем знания переменной на оси X — в этом случае, пожизненное число отделений исходной клетки — можно предсказать ось Y, оценивает 100% времени.) Возведение в квадрат, 0.81 дающее 0.65 — индикатор того, сколько из разновидности в риске рака в ткани объяснено разновидностью в отделениях исходной клетки (см. граф выше).Для Фогелштайна одно главное сообщение – то, что рак часто не может предотвращаться, и больше запасов должно быть направлено в ловлю его в ее младенчестве. “Эти раковые образования собираются сохранить прибытие”, говорит он.Дуглас Лоуи, заместитель директора Национального Онкологического института в Молитвенном доме, Мэриленд, соглашается, но также и подчеркивает, что много “рака предотвратимо”, и усилия предотвратить болезнь должны продолжаться.
Несмотря на то, что хаотичность рака могла бы быть пугающей, те в области видят положительную сторону, также. Новая структура подчеркивает, что “средний больной раком … просто неудачен”, говорит Клеверс. “Это помогает больным раком знать”, что болезнь не является их ошибкой.
*Для продолжения к этой истории см. «Неудачу и рак: наука размышления репортера о спорной истории».