Evolúciós szükséglet a rák?

Két magyar kutató elméleti modellt épített fel a megújuló szövetek belső dinamikájának leírására. A modell segít annak megértésében, hogyan védekezünk mi, soksejtű szervezetek a daganatok ellen.

Egyre több kutatási eredmény utal arra, hogy – bár számos környezeti tényező, például a dohányzás rákkeltő hatása megkérdőjelezhetetlen – a rák nem civilizációs átok, hanem hatszázmillió éves evolúciós örökség, amelyet egészen azóta hordozunk magunkkal, hogy egysejtű őseink a magányos lét feladása mellett döntöttek. Azt a társadalmi szerződést, amelyet egy soksejtű lény sejtjei a nagy egész boldogulása érdekében, önálló szaporodásukról lemondva megkötnek, önző renegátok felrúghatják, és feláldozhatják a szervezet jólétét a saját rövid távú terjeszkedésük érdekében.

Vajon milyen módszerekkel képes az emberi test hosszú évtizedeken át fenntartani és megújítani magát anélkül, hogy a naponta születő több tízmilliárd sejtje közülvalamelyik elindulna a daganatkeletkezés útján, és rákos burjánzásával időnek előtte felemésztené a szervezetet?

Két fiatal magyar elméleti evolúciókutató, az MTA Lendület programjának jelenlegi és korábbi kedvezményezettjei szerint a titok – legalábbis részben – a szövetek hierarchikus szerveződésében, illetve a szöveti megújulást tápláló őssejtek lassú osztódási ütemében rejlik. Az MTA-ELTE Lendület Biofizikai Kutatócsoport, illetve az MTA-ELTE Lendület Evolúciós Genomika Kutatócsoport vezetői, Derényi Imre és Szöllősi Gergely János a Nature Communications folyóiratban közölték világos matematikai modellre alapozott okfejtésüket, mely szerint az evolúció a daganatos elfajulás kockázatát a megújuló szövetek hierarchikus szervezésével, s ezen keresztül a sejtosztódások számának minimumon tartásával igyekszik mérsékelni.

A daganatok megjelenésének kockázata ugyanis nem az életkorral, hanem az a sejtek generációinak számával függ össze – vagyis azzal, hogy sejtjeink hány osztódás után érik el működőképes végállapotukat. Derényi és Szöllősi annak a kérdésnek eredt nyomába, hogy optimális esetben hány osztódással – és milyen struktúrában – hozhatók létre az emberi test szöveteinek sejtjei, és a valós helyzet mennyire áll közel ehhez az optimumhoz.

A kutatók modellvizsgálatai azt mutatták, hogy az optimális megoldás hierarchikus szöveti struktúrát jelent, ahol a hierarchia különféle rétegei más és más módon és gyakorisággal osztódnak. Szövetmodelljükben a hierarchia legalsó szintjén őssejtek állnak, amelyek semmilyen specializált feladatot nem látnak el, ellenben állandó utánpótlást biztosítanak a rendszer számára. A hierarchia legfelső szintjét pedig azok a véglegesen elkötelezett sejtek alkotják, amelyek a szövet tényleges funkcióit ellátják, ellenben osztódásra már nem képesek, és rövid pályafutásuk végeztével utód nélkül elpusztulnak. Ilyenek például a vér keringő sejtjei vagy a bőr hámsejtjei, amelyek naponta milliárdszám hullanak el, de ugyanilyen számban pótlódnak is. A hierarchia közbülső rétegeit a differenciálódás különböző fokán álló, a szövet élettani szerepe szerint nem funkcionáló, ám osztódóképes sejtek népesítik be. Derényi és Szöllősi modellje szerint ez a szöveti szerveződés lehet az evolúció egyik válaszlépése a soksejtűség természetéből adódó kockázati tényezővel, a daganatos burjánzással szemben.

A modell eredményei arra is utalnak, hogy a megújuló szövetek jóval több, differenciáltsági fok szerint elkülöníthető réteget tartalmazhatnak, mint ahányféle sejt bennük alaktani alapon megkülönböztethető. A bélhámot megújító őssejtek populációja például homogénnek tűnhet a mikroszkóp alatt, ám e látszatra homogén sejtpopulációban minden sejtnek lehet egy „rétegidentitása”, amely meghatározza a hierarchiában való helyét, legfőképpen, hogy milyen gyakran vegyen részt differenciációs osztódásban.

A szövetek e rejtett rétegeinek jobb megismerése segíthet a rák kialakulásának megértésében, és így a lehetséges kezelési módok kutatásában is szerepet játszhat.