Wanneer veranderen kankergevoelige cellen in volwaardige kanker? Een wetenschapper van Rice University en zijn collega geloven dat er een manier is om erachter te komen.

Het kan mogelijk worden voor biomarkers in bloed om te onthullen of gemuteerde cellen een hoek hebben omgeslagen in de richting van het vormen van tumoren, en hoe lang het proces - afhankelijk van het type kanker - waarschijnlijk zal duren. Dat zou patiënten een idee kunnen geven van het risico dat ze lopen voordat ze ziek worden.

Rijstchemicus Anatoly Kolomeisky, met postdoctoraal onderzoeksmedewerker Hamid Teimouri en afgestudeerde alumna Maria Kochugaeva, richtten hun theoretische expertise in het modelleren van willekeurige (stochastische) processen op het probleem waarom kankercellen die gewoonlijk worden vernietigd door het immuunsysteem van het lichaam, soms een handschoen van verdediging overwinnen om tumoren te worden.

De studie in Wetenschappelijke rapporten is bedoeld om microscopische aspecten van kankerinitiatie te verduidelijken, het punt waarop willekeurige mutaties "vast" worden in cellen, die ze doorgeven en uiteindelijk het weefsel overweldigen.

Als onderdeel van hun studie hebben de onderzoekers berekenden fixatiewaarschijnlijkheden voor 28 soorten kanker om te zien hoe ze correleren met beschikbare klinische gegevens over de risico's van kanker tijdens het leven - en ontdekten dat correlatie allesbehalve zeker was.

"Het probleem met kanker is dat we het te laat ontdekken, " zei Kolomeisky, een professor in de chemie en voorzitter van de afdeling in Rice's Wiess School of Natural Sciences. De onderzoekers stellen hun "handige, eenvoudige en veelzijdige" methode om de dynamiek van kankerinitiatie te evalueren, moet de initiatiedynamiek voor specifieke kankertypes omvatten, evenals vastgestelde levenslange risico's.

Kolomeisky heeft een lange staat van dienst op het gebied van ontdekkingen met betrekking tot cellulaire mechanismen, vooral gerelateerd aan motoreiwitten die vracht in cellen vervoeren en genoombewerking. Geïnspireerd door een terloopse opmerking van een collega dat zijn berekeningen eruit zagen alsof ze verband konden houden met kanker, Kolomeisky ging op pad om uit te zoeken of zijn wiskundige benadering kon worden toegepast op de dynamiek van kankerinitiatie.

Op basis van hun formules, de onderzoekers ontwikkelden een grafiek die levenslange risico's en aanvangstijden correleerde voor 28 soorten kanker - en vonden heel weinig om de twee met elkaar te verbinden. "Het geeft aan dat de levenslange risico's van kanker alleen niet kunnen worden gebruikt om het risico op het krijgen van kanker te evalueren, ’ schreven de onderzoekers, suggereren dat fixatietijden die wijzen op tumorinitiatie een belangrijkere maatstaf zijn.

Bijvoorbeeld, de grafiek laat zien dat colorectaal adenocarcinoom met FAP het hoogste levenslange risico met zich meebrengt, maar de fixatietijd van 15 jaar is bijna drie keer die van duodenumadenocarcinoom met FAP, waarvan wordt gedacht dat het een veel lager levenslang risico heeft. Aan het andere uiteinde van de fixatieschaal bevinden zich hepatocellulaire carcinomen, op meer dan 31, 000 jaar.

Hun berekeningen vergeleken de "fitheid" van individuele cellen met kankergerelateerde mutaties met normale cellen zonder, en hoe snel ze verdeelden. Weefsel met mutante cellen die zich in een 1-op-1-verhouding met normale cellen deelden, waren de langzaamste om tumoren te "repareren".

De onderzoekers gingen ervan uit dat gemuteerde cellen met een snelheidsvoordeel tumoren sneller zouden herstellen, en ze hadden gelijk. Maar ze waren verrast toen hun modellen aantoonden dat cellen met nadelige mutaties (langzamer dan normale deling) ook af en toe sneller dan normale cellen te repareren waren.

"Mensen gaan ervan uit, meestal onbewust, dat iets waarschijnlijkers sneller zal gebeuren, " Zei Kolomeisky. "Maar we ontdekten dat dat niet het geval is voor kankers. Artsen moeten niet alleen beslissingen nemen over levenslange risico's, zoals gewoonlijk wordt gedaan, maar ook op de dynamiek die we als onze belangrijkste resultaten hebben berekend.

"De belangrijkste punten zijn dat we kunnen berekenen, met veel aannames, de gemiddelde tijd voordat kanker begint, " zei hij. "Wij stellen ook dat de waarschijnlijkheid van kanker niet typisch goed met de tijd correleert het begint. Iets waarschijnlijkers is niet per se snel."

Mutante cellen die biomarkers aan de bloedbaan afgeven, kunnen een betere manier zijn om precancereuze aandoeningen te herkennen.

"In de toekomst, dit kan onderdeel worden van gepersonaliseerde geneeskunde, ' zei Kolomeisky. 'Een dokter geeft je een test en controleert de fractie gemuteerde cellen in je weefsels.

Dan kun je inschatten hoe lang het duurt voordat de gemuteerde cellen het hele weefsel innemen. Als het 100 jaar is, je moet je waarschijnlijk niet al te veel zorgen maken. Maar als het een jaar is, dan moet je misschien drastische maatregelen nemen."

Hij zei dat het model zeker zal verbeteren naarmate er meer relevante parameters worden opgenomen. Maar alles wat het nu en in de toekomst produceert, mag iemand niet afschrikken van een gezonde levensstijl.

"We zeggen niet dat je wel of geen kanker krijgt, wat je ook doet, ' zei Kolomeisky. 'Alleen de kans is anders. Als je rookt, als u niet goed eet of niet sport, de kans zal groter zijn."