Μακραίνει το μονοπάτι στοιχείων για τον καρκίνο

Μακραίνει το μονοπάτι στοιχείων για τον καρκίνο

Νέες έρευνες διαμορφώνουν εικόνα για την «επάρατο», ως ακόμα πιο πολύπλοκη νόσο

Καρκινικό κύτταρο από ανθρώπινο μυελό των οστών

Συχνά η εμφανιζόμενη σε πρώτο επίπεδο πολυπλοκότητα ενός φαινομένου δεν είναι παρά «η κορυφή του παγόβουνου». Η μηχανική των κακοήθων δυσπλασιών - όπου ένα μοναδικό κύτταρο αποκτά μεταλλάξεις τη μία μετά την άλλη μέχρι να καταλήξει καρκινικό, αν και έχει ρίζες στην ιατρική εδώ και αρκετές δεκαετίες - περιγράφηκε ξεκάθαρα από τους Ντ. Χάναχαν και Ρ. Γουάινμπεργκ, σε μια δημοσίευσή τους το 2000 με τίτλο «Τα χαρακτηριστικά σημάδια του καρκίνου», που έμελλε να γίνει μια από τις δημοσιεύσεις με τις περισσότερες επιστημονικές αναφορές στον τομέα της αντικαρκινικής έρευνας.
Σύμφωνα με την κλασική πια δημοσίευση, ένα κύτταρο πρέπει να αποκτήσει 6 χαρακτηριστικά για να γίνει καρκινικό και να αρχίσει να δημιουργεί όγκους. Πρέπει να αποκτήσει την ικανότητα να αυτοεπιταχύνει την ανάπτυξή του και να αγνοεί σήματα του οργανισμού που του λένε να την επιβραδύνει. Να μάθει να αποφεύγει τους βιολογικούς μηχανισμούς ασφαλείας που κάνουν ακόμα και ελαφρώς ελαττωματικά κύτταρα να αυτοκαταστρέφονται και να υπερνικήσει τους εσωτερικούς μετρητές (τα τελομερή που βρίσκονται στα άκρα των χρωμοσωμάτων) που κανονικά περιορίζουν τον αριθμό των διαιρέσεων ενός κυττάρου. Να μάθει να προκαλεί αγγειογένεση (δημιουργία δικτύου αιμοφόρων αγγείων για την τροφοδοσία του όγκου) και τελικά να μπορεί να ανοίγει δρόμο, ώστε να μπει στην κυκλοφορία και να κάνει μετάσταση.

Επίπεδα πολυπλοκότητας

Η θεωρία αυτή για τον καρκίνο, που βασίζεται σε μεγάλο όγκο πειραμάτων, ονομάζεται μονοκλωνική (το αρχικό κύτταρο και το δέντρο των απογόνων του λέγεται κλώνος) και παραμένει κυρίαρχη και βάση της αντικαρκινικής έρευνας που φυσικά συνεχίστηκε και μετά το 2000. Το ξεκαθάρισμα των 6 χαρακτηριστικών, έγινε αιτία για αισιόδοξες προβλέψεις από τους συντάκτες της δημοσίευσης και άλλους συναδέλφους τους, που εξέφρασαν την ελπίδα ότι η βιολογία και η θεραπεία του καρκίνου, από συνονθύλευμα κυτταρικής βιολογίας, γενετικής, ιστοπαθολογίας, βιοχημείας, ανοσολογίας και φαρμακολογίας, θα γίνει μια επιστήμη με εννοιολογική συγκρότηση και συνεκτικότητα ανάλογη της χημείας ή της φυσικής. Από τότε η έρευνα προχώρησε, με τη διαφορά ότι αποκάλυψε ολόκληρα νέα στρώματα πολυπλοκότητας.
Μέσα στο κύτταρο υπάρχουν εξαρτήματα μέσα σε εξαρτήματα και διασυνδέσεις τόσο πυκνές και τόσο ρευστές, που μερικές φορές μοιάζει αδύνατο να ξεχωρίσεις τα μεμονωμένα νήματα. Ανεβαίνοντας ένα επίπεδο, το τι συμβαίνει μέσα σε ένα καρκινικό κύτταρο δεν μπορεί να κατανοηθεί πλήρως χωρίς να παρθεί υπόψη η θέση του μέσα σε ένα πολύπλοκο επικοινωνιακό δίκτυο άλλων κυττάρων. Ηδη το 2000, οι επιστήμονες ανακάλυπταν ότι οι καρκινικοί όγκοι δεν είναι ομογενείς μάζες κακοήθων κυττάρων, αλλά περιέχουν και υγιή κύτταρα που βοηθούν στην παραγωγή των πρωτεϊνών που ο όγκος χρειάζεται για την εξάπλωσή του, την επίθεση στους γύρω ιστούς και τη σύνδεσή του με την τροφοδοσία αίματος. Αυτό το ανώμαλο οικοσύστημα, που ονομάστηκε καρκινικό μικροπεριβάλλον είναι πλέον αντικείμενο ολόκληρων επιστημονικών συνδιασκέψεων και περιοδικών.

Ηπιες παραμορφώσεις

Τα πράγματα έγιναν πιο περίπλοκα όταν έγινε σταδιακά αντιληπτό ότι οι γενετικές μεταβολές που μπορεί να οδηγήσουν στον καρκίνο δεν προέρχονται κατ' ανάγκη από μεταλλάξεις, δηλαδή αφαιρέσεις, προσθήκες ή αναδιατάξεις των νουκλεοτιδικών «γραμμάτων» του κώδικα του DNA. Το κωδικοποιούμενο μήνυμα μπορεί να αλλάξει με πιο ήπιους τρόπους. Σε ένα γονίδιο μπορούν να συνδεθούν μοριακά μπλοκ, με τρόπο που να το αδρανοποιούν (τα μπλοκ αυτά είναι μεθυλομάδες και γι' αυτό η διαδικασία λέγεται μεθυλίωση). Τα γονίδια μπορούν, επίσης, να εκφράζονται είτε περισσότερο, είτε λιγότερο, ανάλογα με τις παραμορφώσεις που γίνονται στα μόρια του γονιδιώματος. Στην κλασική απλουστευτική εικόνα, η διπλή έλικα του DNA πλέει απομονωμένη. Στην «ακατάστατη» πραγματικότητα του κυττάρου, τα δύο ελικοειδή νήματα είναι τυλιγμένα σαν τον κισσό γύρω από συσσωματώματα πρωτεϊνών, που ονομάζονται ιστόνες. Μεθυλομάδες και άλλα μόρια μπορούν να συνδεθούν στην ίδια την έλικα του DNA ή στον πρωτεϊνικό πυρήνα της και να κάνουν ολόκληρη την κατασκευή να λυγίσει. Οταν αυτό συμβαίνει, κάποια γονίδια εκτίθενται και κάποια αποκρύπτονται.

Ο παράγοντας επιγονιδίωμα

Αυτές οι αλλαγές, που αλλάζουν τη λειτουργία ενός κυττάρου, αφήνοντας άθικτο το DNA του, ονομάζονται επιγενετικές. Οπως ένα κύτταρο έχει ένα γονιδίωμα, έτσι έχει και ένα επιγονιδίωμα, ένα στρώμα «λογισμικού» που κάθεται πάνω στο «υλικό» (hardware) του DNA. Και όπως το γονιδίωμα, έτσι και το επιγονιδίωμα κληρονομείται στα κύτταρα απογόνους.
Εκείνο που δείχνει η έρευνα, είναι ότι ο καρκίνος ίσως δεν είναι μόνο υπόθεση κατεστραμμένων γονιδίων. Διαταραχές σε ένα κύτταρο - καρκινογόνες ουσίες, δίαιτα, ακόμα και το στρες - μπορεί να αναδιατάξουν τους επιγενετικούς διακόπτες χωρίς απευθείας μετάλλαξη του DNA. Για παράδειγμα, αν μια μεθυλομάδα κανονικά κρατάει υπό περιορισμό ένα ογκογόνο (παράγοντα που επιταχύνει την κυτταρική διαίρεση) η αφαίρεση του διακόπτη μπορεί να κάνει το κύτταρο να διαιρείται σαν τρελό, αυξάνοντας τον κίνδυνο λαθών στην αντιγραφή του DNA. Ετσι, επιγενετικές αλλαγές μπορούν να οδηγήσουν σε γενετικές αλλαγές και αυτές επηρεάζοντας τη μεθυλίωση να πυροδοτήσουν περισσότερες επιγενετικές αλλαγές κ.ο.κ.
Οι επιγενετικές αλλαγές αντιμετωπίζονται από τους ερευνητές με ανάμεικτα αισθήματα. Αν και βάζουν στην υπόθεση του καρκίνου παράγοντες που είχε αποδειχτεί ότι δεν μπορούν να προκαλέσουν γενετικές μεταλλάξεις, ωστόσο σε αντίθεση με τις γενετικές μεταλλάξεις, οι επιγενετικές είναι αναστρέψιμες. Πόσο μεγάλο ρόλο παίζουν στην υπόθεση του καρκίνου είναι ακόμα ασαφές.

Καρκινικά βλαστοκύτταρα;

Μια θεωρία που περιπλέκει περαιτέρω τα πράγματα είναι εκείνη των καρκινικών βλαστοκυττάρων. Σε ένα αναπτυσσόμενο έμβρυο, τα βλαστοκύτταρα είναι εκείνα τα κύτταρα που έχουν την ικανότητα να ανανεώνουν τον εαυτό τους απεριόριστα, διαιρούμενα και ξαναδιαιρούμενα, χωρίς να διαφοροποιούνται σε κύτταρα κάποιου συγκεκριμένου ιστού. Οταν χρειάζονται κύτταρα κάποιου συγκεκριμένου είδους, ορισμένα γονίδια ενεργοποιούνται με συγκεκριμένη σειρά και τα βλαστοκύτταρα δίνουν εξειδικευμένα (διαφοροποιημένα) κύτταρα. Τα βλαστοκύτταρα των ενηλίκων παίζουν παρόμοιο ρόλο, για την αντικατάσταση κατεστραμμένων κυττάρων ή κυττάρων που έφτασαν στο τέλος της ζωής τους. Σύμφωνα με τη θεωρία των καρκινικών βλαστοκυττάρων οι καρκινικοί όγκοι προέρχονται από βλαστοκύτταρα το ίδιο όπως και οι υγιείς. Μόνο τα καρκινικά βλαστοκύτταρα έχουν την ικανότητα να αναπαράγονται ατελείωτα και ίσως οι χημειοθεραπείες να αποτυγχάνουν γιατί δεν σκοτώνουν τα καρκινικά βλαστοκύτταρα. Αν η θεωρία αποδειχτεί βάσιμη, τότε οι γιατροί θα έχουν ένα συγκεκριμένο στόχο, για να χτυπήσουν, ώστε να σταματήσουν την ανάπτυξη των καρκινικών όγκων.

ΜικροRNA και μικρόβια

Μια άλλη περιπλοκή αποκαλύφθηκε από αλλαγές στην κατανόηση της βιολογίας των υγιών κυττάρων. Σύμφωνα με την απλουστευτική περιγραφή, το DNA αντιγράφεται σε RNA και αυτό με τη σειρά του γίνεται η μήτρα για την κατασκευή πρωτεϊνών. Ομως δεν είναι κάθε κομμάτι DNA μέρος κάποιου γονιδίου. Ενα μέρος του χρησιμοποιείται για την κατασκευή του αγγελιοφόρου και του μεταφορικού RNA. Αλλα μέρη του χρησιμοποιούνται ως διακόπτες έντασης της έκφρασης των γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες. Επιπλέον, τα γονίδια δεν είναι συνεχόμενα καθώς διακόπτονται από τμήματα ακατανόητου κώδικα. Για την ακρίβεια, μόνο ένα μικρό μέρος του γονιδιώματος φαίνεται να εξυπηρετεί κάποιο σκοπό. Το υπόλοιπο αποκλήθηκε «σκουπίδι DNA», ένα συνονθύλευμα από γονίδια που καταστράφηκαν ή έγιναν περιττά στο πέρασμα εκατομμυρίων ετών.
Στην αρχή της δεκαετίας του 1990, οι επιστήμονες άρχισαν να παρατηρούν ένα νέο είδος RNA που δημιουργούνταν από το «σκουπίδι DNA», που λόγω του μικρού μεγέθους του ονομάστηκε μικροRNA. Οταν μόρια μικροRNA προσκολλώνταν πάνω σε μόρια αγγελιοφόρου RNA, τα εμπόδιζαν να μεταφέρουν την πληροφορία. Τα μικροRNA έρχονται σε διάφορες ποικιλίες και ο αριθμός τους ρυθμίζει την παραγωγή διάφορων πρωτεϊνών. Αν υποθέσουμε ότι κάποιο μικροRNA περιορίζει την παραγωγή ενός ογκογόνου, τότε υπάρχει άμεση επίδραση στο θέμα του καρκίνου. Αν όπως εκτιμάται καθένα από αυτά τα μόρια ρυθμίζουν πολλά διαφορετικά γονίδια, τότε οι αλληλεπιδράσεις γίνονται εξαιρετικά περίπλοκες. Οι μεταλλάξεις στο «σκουπίδι DNA» θεωρούνταν μη επιβλαβείς, αλλά αν αλλάζουν την ισορροπία των μικροRNA, τότε θα μπορούσαν να συμβάλουν στη μετατροπή ενός κυττάρου σε κακόηθες. Πέρα απ' τα παραπάνω, υπάρχει και το ζήτημα της αλληλεπίδρασης του ανθρώπινου γονιδιώματος με το γονιδίωμα των συμβιωτικών μικροβίων...
Συχνά, η επιστημονική έρευνα για να βρεθεί απάντηση σε κάποια ερωτήματα οδηγεί σε νέα και περισσότερα ερωτήματα. Ας ελπίσουμε ότι στην υπόθεση του καρκίνου ο αριθμός των χαρακτηριστικών του και των παραγόντων που οδηγούν σε αυτόν να είναι σχετικά μικρός και το όλο σύστημα των αλληλεπιδράσεων διαχειρίσιμα περίπλοκο.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American