松の甲虫が北米の森林に侵入すると、繊細な生態系のバランスが崩れました。 がん細胞も、侵入種にダメージを与えるように振る舞います。 FlickrユーザーKneale Quayleによる写真
時々、さわやかな新しい角度から古い問題を考えることは、その交響曲の瞬間を見つけるために必要なことです。
最も悪名高い医学的疾患の1つである癌は、現代医学の現在の時代に熱心に研究されてきました。 しかし、病気を理解するための新鮮ですぐに使えるアプローチをもたらすことは、いくつかの新しい洞察とおそらく解決策につながると考える研究者が増えています。 そして、彼らが望んでいる主題は、癌の研究への窓として役立つことができます：あなたは驚くかもしれません：生態学。
額面では、腫瘍学と生態学は大きく異なっているようです。 手始めに、一方は身体の特定の細胞にローカライズされ、もう一方は定義上、地球全体に広がっています。 しかし、考えられるように、がんを変異細胞のグループとして分類するのではなく、がんを人体の複雑な微小環境のバランスの混乱と見なすべきです。 コロラド州の森林を通り抜ける有害なカブトムシ、野鳥の群れで発生する新しい病気、またはアマゾンの熱帯雨林の一部を刈る伐採者のように、ガンは猿レンチを穏やかなバランスのとれたシステムに投げ込みます。
この考え方により、癌は以前よりもさらに複雑に見えるようになりますが、最終的に癌をより治療しやすくする洞察を提供することができます。
「アインシュタインは、すべてをできるだけシンプルにする必要があると言っていることが知られていますが、シンプルではありません」と彼らは書いています。 「複雑性があり、がん生物学者が腫瘍細胞を単独で研究するのと同じくらい便利であることがわかります。カエルを沼地の近くに住み、昆虫を食べる傾向があることを考慮せずにカエルを理解しようとするのと同じくらい理にかなっています」
著者らは、がんを変異細胞の観点からのみ考える傾向があると著者らは続けている。 しかし、この狭いアプローチを採用することは、カエルが舌を使って昆虫を捕まえることを考慮せずに、カエルの舌がべたつく理由を理解しようとするようなものです。 同様に、がん細胞にも文脈が必要です。 たとえば、貪欲ながん細胞は、偶然ではなく血管の隣に位置する場合がありますが、より多くの栄養素と酸素を獲得して、無限の分裂をサポートすることができます。
環境に住んでいる動物が生き残るために互いに競争しなければならないように、癌細胞は栄養素や他の資源について体内で競争しなければなりません。 これは、あらゆる生物と同様に、がんは繁栄するためにその環境に適応しなければならないことを意味します。 研究者は説明します：
がんは単なる遺伝病ではなく、進化が重要な役割を果たす病気であるということが広く受け入れられ始めています。 これは、腫瘍細胞が進化し、適応し、生きている環境を変化させることを意味します。 そうしないと、最終的には絶滅します。 そうするものは、侵入して転移する機会があります。 したがって、腫瘍細胞が新しい環境に適応する能力は、環境と、すでに苦労して適応している元の部位の細胞種によって決定されます。
それでは、この理論のすべてを実際の生活にどのように適用できるでしょうか？ がんを理解するための環境的アプローチは非常に複雑であるため、通常の実験は除外されます。 考慮すべき非常に多くの異なるコンポーネントで簡単に失敗する可能性があります。 代わりに、研究者らは、癌につながるより大きな環境的背景を理解するために数学と計算に目を向けることを提案しています。 生態学者は、進化生物学と動物の相互作用を研究する方法として、そのような数学的アプローチの1つであるゲーム理論を使用します。
自然選択の力により、生態系の住人は収益の最適化、つまり長期的な繁殖に集中することができます。 進化ゲーム理論家によって研究されたゲームでは、個人はさまざまな戦略を使用して利用可能なリソースを求めて競います。 表現型戦略として知られるこれらの特徴と行動は、進化の勝者と敗者を決定します。
行動戦略は、動物の性質と状況の状況の両方に応じて変わる場合があります。 ゲーム理論の考え方に基づいた架空の例は次のとおりです。2つのハイエナが大きくておいしいヌーの死体を掘っている場合、彼らは喜んでそのリソースを共有します。 しかし、2頭のライオンが同じ死体を見つけた場合、それらはそれを食べる排他的権利を求めて戦うことになります。 最後に、ライオンが死体でハイエナに出会うと、ハイエナはボルトを締め、より強いライオンにその商品を降伏させます。 言い換えれば、ゲーム理論のプレイヤーは、自分が誰で何が起こっているかに応じて、3つの方法のうちの1つに反応することができます。
明確に切り取られたジャングルの帯や、ゆっくりと広がり、その後流に損傷の痕跡を残す侵入種のように、上記のような腫瘍は、周囲の環境の組織に影響を与え、影響を受けます。 FlickrユーザーのEd Uthmanによる写真
同様のゲームが腫瘍細胞でプレイされる場合があります。 「良い例は、乏しい資源に直面すると移動する細胞（運動性）とそれらを使用するためにとどまる細胞（増殖性）を持つ腫瘍です」と著者は書いている。 しかし、物事をさらに複雑にするために、腫瘍細胞は体全体で増殖および転移するにつれて行動を変えることが知られており、ハイエナからライオンに切り替えることができます。
生態系レベルでのゲーム理論が示す重要なことの1つは、できるだけ多くの腫瘍細胞を殺すことに無差別に焦点を当てることが、患者にとって最良の結果をもたらさない可能性があるということです。 ゲーム理論モデルによると、ゲームの最終的な長期的な結果は、関係するプレーヤーの数ではなく、プレーヤー間の特定の相互作用に依存します。 ライオンは、2頭のライオンまたは2, 000頭のライオンが出会うかどうかに関係なく、食物を求めて互いに戦い続けます。 「（すべてではないが）ほとんどの癌細胞を無差別に除去することにのみ基づいた治療は、一時的な効果しかありません。 ほとんどの場合、腫瘍細胞の元の数は最終的に回復し、超過するでしょう」と著者は書いています。
代わりに、ゲーム理論は、より効果的な代替案は、細胞が相互におよび環境と相互作用する方法を変更しようとすることに基づくことを示しています。 これは、細胞の挙動、強度、生殖の成功に影響を与える可能性があると著者らは説明している。
「最終的に、生態系ビューは、複数の細胞種間の相互作用および腫瘍微小環境との相互作用から発生するプロセスとして、癌の進行を見る全体的なものです」と著者は書いています。 「生態系の観点は、私たちに興味をそそる意味を提示します」と、生態系とがんの類似性をどこまで理解できるかについての多くの質問とともに彼らは言います。
例えば、癌細胞が生態系を介して侵入種のように広がった場合、閉鎖された生態系（体）が取り返しのつかないほどに損傷し（人の死により）、疫病も死ぬ場合、どのような進化的利益が得られますか？ 宿主を殺すが、その過程で他の宿主に広がるウイルスとは異なり、癌細胞自体は、ほとんどの場合、個人から個人に広がる手段がありません。 そして、がん細胞は、競争または協力によって推進されるプロセスから手がかりを得ていますか？ より積極的に考えると、非癌性細胞は、癌が管理可能になるまでライオンのように振る舞い、癌性細胞のリソースを奪うようにトリガーできますか？
生態学と数学は自然にがんを打ち負かすことはないでしょうが、この観点から病気を見ると、医師は体内の腫瘍細胞が生存の最良と最悪のチャンスをどこに持っているか、そしてどのようにそれらが増殖するのを最も効果的に防ぐかをより正確に予測することができます。
「問題の核心は、腫瘍の生態学的見解が無効にならず、数十年の癌研究を補完し、構築することであり、これは間違いなく癌の生物学のより良い理解と新しい改善された治療につながることです」と研究者は結論付けています。 「森を理解する前に、木（すべての葉、小枝、枝など）を適切に理解する必要がありますが、木はそれ自体が非常に興味深いため、森を無視する余裕はありません。」
