Knjiga: Biologija raka

Evolucija višećelijskih organizama tokom poslednjih 600 miliona godina omogućila je nastanak tkiva i njihov razvoj do neverovatnih mogućnosti. Za svu raznolikost anatomije koju danas vidimo u životinjskom carstvu zaslužna je pre svega medjusobna organizacija ćelija tj. njihova sposobnost da grade i održavaju u životu svoje velike kolonije (jedinke). Skoro sve ove ćelije nose kompletan genom organizma u sebi - više informacija nego što će im ikad biti potrebno (za razlog zašto je priroda tako uredila stvari, pogledati priču o diferencijaciji). Mnoge od njih zadržavaju sposobnost da rastu i da se razmnožavaju čak i nakon što je organizam izrastao u odraslu jedinku. Ovo je veoma korisno, omogućava ćelijama da sebe dupliraju po potrebi - da redovno menjaju mrtve ili oštećene ćelije i održavaju naša tkiva u funkciji.

Medjutim, ova sposobnost stalnog rasta i dupliranja, plus činjenica da ćelija nosi ceo genom sa sobom, otvara jedan "fatalni propust". Propust u kojem ćelija može greškom pristupiti onom delu genoma koji nije namenjen njoj i tako postati degenerisana u odnosu na normalno stanje tkiva.

Upravo taj "propust" kod višećelijskih organizama omogućava da dodje do obolenja raka. Iz ovog razloga, mnogi noviji istraživači [1] [2] [3] rak definišu i kao gubitak višećelijske organizacije (engl. "loss of multicellularity"). Neki drugi odlaze dalje, oni smatraju da to što ćelije raka teže ostati "besmrtne" dok se neprestano kopiraju, zapravo predstavlja oblik evolucije unazad (poznat pod imenom atavistička metamorfoza).  Prostije rečeno, rak je stanje koja nastaje kada genetički ili epigenetički poremećaji "otključaju" prastare genetske instrukcije u DNK kodu. Instrukcije koje su korištene u vreme jednoćelijskog načina života [1]. Novo ponašanje ćelije više odgovara ponašanju jednoćelijskog organizma koji više ne obavlja komunikaciju sa okolnim ćelijama i po svaku cenu teži ostati živ i praviti sopstvene kopije.

Iako zvuči smisleno, treba znati da ima i genetičara koji se ne slažu sa ovom teorijom. I njih treba čuti. Ako ništa, rak kao atavistička (reverzna) evolucija pruža pogled iz sasvim druge perspektive i otvara prostor za nove ideje i istraživanja. Istovremeno, podseća na činjenicu da je "neprijatelj" dosta složeniji nego što smo u startu mislili i biološki duboko ukorenjen u evoluciji višećelijskih organizama.

U godinama koje dolaze, rak će i dalje biti aktuelna tema. O njemu vredi učiti. Pojavljivaće se brojne teorije i naučne studije. Korisno je imati dobru knjigu pri ruci i prisetiti se osnovnih pojmova i koncepata koji se po svemu sudeći neće bitnije menjati bez obzira na napredak na terenu.


Preuzmi knjigu (PDF)



Knjga "Biologija raka"  je upravo jedna takva. Iako je namenjena studentima biologije i medicine, mnogi koncepti u njoj su veoma slikovito i jasno objašnjeni da ih mogu razumeti i oni koji nisu studenti medicine. Knjiga obuhvata najvažniju osnovu u biologiji raka na molekularnom i ćelijskom nivou. Počinje sa kratkim istorijatom oblasti, koji je dalje doveo do ubrzanog istraživačkog rada nakon Drugog svetskog rata i sredinom 70-ih, kada su se istraživanja raka izdvojila kao zasebna oblast.

U daljim poglavljima posebno su obradjeni  tumorski virusi (onkogeni virusi) koji u odredjenim slučajevima mogu da izazovu promenu ćelija domaćina gde one počnu neograničeno da se razmnožavaju. Opširno je opisan i proces nastajanja metastaza i invazija ćelija raka na druge lokacije, kao i brojni mehanizmi kojima ćelije raka izbegavaju imuni sistem domaćina i na posletku celo poglavlje koje pruža jedan racionalan pristup lečenju raka.

Autor knjige - Dr. Robert A. Weinberg - radi kao profesor biologije na MIT-u, dobitnik je brojnih naučnih nagrada i poznat je po otkriću prvog ljudskog onkogena Ras. Izdata je relativno skoro (2014. god) i sumira skoro sve što je savremena nauka otkrila o raku u poslednjih 30 godina kao i liste najvažnijih naučnih studija o svakoj oblasti. Na kraju svakog poglavlja sadrži i sekciju pitanja / odgovora korisnih za procenu razumevanja predstavljene teme.

Zašto do dan danas nemamo lek za rak?

Zvuči kao staro otrcano pitanje ali valja ga spomenuti jer često pravi zabunu kod ljudi.

Jedan opširan odgovor nalazi se ovde. Ukratko, rak nije jedna bolest već obuhvata celu familiju bolesti (više od stotinu). Svaka vrsta raka je specifična bolest i čini priču za sebe. Recimo, jedan rak pluća se sasvim drugačije dijagnostikuje u odnosu na rak prostate ili rak pankreasa, svaki od njih dalje zahteva različit tretman lečenja, itd. Postoje i rakovi koji se veoma teško dijagnostikuju sve dok ne dodju u odmaklu fazu. Na žalost, činjenica da je svaka vrsta raka različita nije sve. Na molekularnom nivou još je veći haos sa kojim se treba boriti.

Genomsko rearanžiranje (koje podrazumeva nasumičnu promenu jednog ili više delova hromozoma) predstavlja možda najveći problem. O čemu se radi?

Naučnicima je poznato da normalne ljudske ćelije tokom svog dupliranja koriste brojne biohemijske mehanizme kako bi sopstveni DNK iskopirale precizno i bez greški. Čak i kod zdravih ćelija ovi mehanizmi nekada zakažu i dodje do greške (mutacije). Kod kancerogenih ćelija ovi mehanizmi više ne funkcionišu kako treba. Promene na novo-kopiranoj DNK variraju od pojedinačnih mutacija od par sekvenci do bukvalnog razmeštanja celih delova hromozoma. Neki genetičari su fokusirali svoj istraživački rad upravo na ove promene.

Kao primer, uzmimo ovu naučnu studiju objavljenu na Nature portalu. Ona prikazuje rezultate sekvenciranja kompletnih genoma na ukupno sedam (agresivnih) tumora prostate kod sedam različitih pacijenata. Naučnici koji su radili ovu studiju imali su za cilj pronaći neke skrivene sličnosti, eventualno neke biomarkere i slične lokacije u genetskom kodu bolesnih ćelija (ko zna, možda čak i neke lokacije u nekodirajućoj DNK) koje bi se možda mogle iskoristiti u svrhe lečenja ili bar ranije dijagnoze bolesti.

Ono što nisu očekivali je da otkriju toliku količinu razlika od pacijenta do pacijenta. Tačnije, otkriveno je do 213 genomskih rearanžiranja i to na uzorku od svega 7 pacijenata.


Genomska kompleksnost na primeru raka prostate kod čoveka


Dakle, ovde ne pričamo o pojedinačnim mutacijama. Pričamo o kompletnim delovima DNK koji su potpuno ispremeštani na druga mesta. Kako je jedan od autora rekao: "Ako bi genom bio knjiga, mi ne bismo imali samo ispremeštana slova već i cele pasuse".

To je strahovito veliki haos.

Zamislimo samo koliko je teško pronaći i testirati jedinstvenu metodu lečenja kad su genetske promene nastale u ćelijama raka ovoliko različite. Ovo je verovatno jedan od osnovnih razloga što u medijima često bruje vesti o "novo otkrivenom leku za rak" iako je u stvarnosti u pitanju samo jedna vrsta raka i jedna uska grupa pacijenata što nije nikakva garancija da će ista metoda funckionisati i na ostalim ljudima.

Takodje, savremene kompijuterske tehnologije i jeftinije sekvenciranje celih genoma omogućilo nam je daleko bolje znanje o tome da uzročnik raka nije samo jedan ili par gena (kao što se mislilo tokom 90-ih godina) već su to stotine, pa čak i hiljade njih koji grade kompleksnu mrežu interakcije.

I pored svog tog haosa, neki rezultati postoje. Možda nisu senzacionalni ali postoje. Dve trećine pacijenata uspe da preživi preko pet godina nakon što im je bolest dijagnostikovana dok je 70-ih godina samo polovina njih to uspevala.  Takodje, zahvaljujući savremenim načinima lečenja, kod akutne limfoblastne leukemije kod 60% do 90% mališana postiže se potpuno izlečenje. Hiruške metode i radio terapije danas mnogo preciznije uklanjaju bolesne ćelije i sa mnogo manje neželjenih efekata nego što su to radile ranije. Možda najvažnije, danas znamo daleko više o raku nego što smo znali pre 30 godina a stopa rasta tog znanja biće verovatno eksponencijalna u narednim decenijama.

Reference

C. Athena Aktipis - 2015 Cancer across the tree of life: cooperation and cheating in multicellularity
http://rstb.royalsocietypublishing.org/content/370/1673/20140219

Hanahan D, Weinberg RA - 2011 Hallmarks of cancer: the next generation. Cell 144, 646–674.
http://dx.doi.org/10.1016/J.Cell.2011.02.013

Caulin AF, Maley CC - 2011 Peto's paradox: evolution's prescription for cancer prevention. Trends Ecol. Evol
http://dx.doi.org/10.1016/J.Tree.2011.01.002

Vittecoq M, et al. - 2013 Cancer: a missing link in ecosystem functioning? Trends Ecol. Evol. 28, 628–635
http://dx.doi.org/10.1016/j.tree.2013.07.005

Michod RE - 2007 Evolution of individuality during the transition from unicellular to multicellular life. Proc. Natl
http://dx.doi.org/10.1073/pnas.0701489104

The degenerative evolution from multicellularity to unicellularity during cancer
http://arxiv.org/abs/1408.3236