Полювання до зміни місць біля ракових клітин дозволяє зрозуміти як поширеність основних злоякісних мутацій, так і появу у пухлині лікарської стійкості.
Одна з найбільш неприємних особливостей ракових клітин у тому, що в міру лікування вони стають нечутливі до ліків. Очевидно, що їм у цьому допомагають мутації, що дозволяють виживати в несприятливих умовах. Причому давно помічено, що, незважаючи на генетичну схожість клітин пухлини, з часом вони набувають велику мутаційну різноманітність. І навіть якщо нових мутацій виявиться небагато, саме вони врятують рак від терапії: речовини, які вб'ють більшу частину клітин з найбільш поширеними похибками в ДНК, пропустять клітини з новими, «нестандартними» мутаціями, і такі клітини, зрозуміло, підуть у зріст.
Неодноразово робилися спроби створити модель, яка описувала б зростання і еволюцію пухлини - за допомогою подібної моделі можна було б передбачати і власне збільшення злоякісного новоутворення, і ймовірність появи лікарської стійкості. І тут особливо багатообіцяючою виглядає робота дослідників з Единбурзького університету та Гарвардського університету. Особливість їхнього підходу полягає в тому, що вони врахували як генетичний портрет раку, так і його тривимірну структуру. Іншими словами, вони зіставили мутаційні модифікації з внутрішньою будовою пухлини, з рухливістю клітин.
Зазвичай про рухливість згадують у зв'язку з метастазами. Однак завдяки клітинам, що переповзають з місця на місце, може «вдосконалюватися» і вихідна, первинна пухлина. Припустимо, що в якійсь раковій клітці виникла мутація, яка може захистити її від ліків. Щоб мутація залишилася в пухлині, потрібно, щоб з'явилося більше клітин з такою ДНК-аномалією. Але для того, успішного поділу потрібні певні умови, від вільного простору навколо до енергетичних ресурсів. І ось завдяки локальній рухливості злоякісні клітини всередині пухлини вибирають зручне для цього місце. Крім того, при поділі, при подвоєнні клітинної ДНК підвищується ймовірність того, що виникнуть нові мутації. Зрозуміло, чому аналіз тривимірної структури пухлини дозволяє зрозуміти, де слід очікувати посилення генетичної різноманітності і можливої появи лікарсько-стійких вогнищ.
Математичну модель, яка з'єднує генетику раку з його просторовою будовою Мартін Новак (Martin Nowak) і його колеги описали в Nature. (Підкреслимо, що в даному випадку мова йде про щільні, сОлідні новоутворення, і, наприклад, для оцінки динаміки онкозахворювань крові створена модель навряд чи буде корисною.) За словами її авторів, вона дозволяє зрозуміти, як навіть одна клітина з невеликою перевагою перед іншими може завдяки власній рухливості, завдяки вмінню знаходити сприятливі умови може замінити колишні клітини пухлини. Тому, з одного боку, скрізь можна знайти основні мутації, які винні в безперервному поділі (без них пухлина рости не буде, а завдяки клітинним міграціям такі мутації будуть поширюватися по всьому «тілу» раку), а з іншого боку, пошук місць, де зручно ділитися, створює осередки накопичення додаткових поломок ДНК, які можуть врятувати злоякісну новоутворення від протиракової терапії. Можна сказати, що локальна рухливість - важлива умова еволюції пухлини. (Додатково про еволюційний підхід до онкологічних захворювань можна почитати в нашій статті.)
Сама по собі така модель, звичайно, не є ліками, однак вона вказує важливу потенційну мішень для ліків: якщо ми навчимося пригнічувати здатність звичайних, не метастазних клітин до локальних блукань, то зможемо обмежити здатність пухлини набувати стійкості до терапії.