Un esquema muestra un proceso de fijación de una sola mutación en un compartimento de tejido. Las células madre normales son verdes, y las células mutadas son amarillas. Los investigadores de la Universidad de Rice utilizaron un modelo estocástico de estado discreto para ver cómo las mutaciones con tendencia al cáncer afectaban la probabilidad de que las células convirtieran el tejido en un tumor. y qué tan bien se correlaciona el modelo con los cálculos ampliamente utilizados de los riesgos de cáncer a lo largo de la vida. Crédito:Hamid Teimouri / Rice University
¿Cuándo las células propensas al cáncer se convierten en cáncer en toda regla? Un científico de la Universidad de Rice y su colega creen que hay una manera de saberlo.
Es posible que los biomarcadores en la sangre revelen si las células mutadas han dado un giro hacia la formación de tumores, y cuánto tiempo probablemente llevará el proceso, según el tipo de cáncer. Eso podría dar a los pacientes una idea del riesgo que enfrentan antes de enfermarse.
El químico de arroz Anatoly Kolomeisky, con el investigador asociado postdoctoral Hamid Teimouri y la alumna graduada Maria Kochugaeva, dirigió su experiencia teórica en el modelado de procesos aleatorios (estocásticos) al problema de por qué las células cancerosas que generalmente son destruidas por el sistema inmunológico del cuerpo a veces superan un guante de defensas para convertirse en tumores.
El estudio en Informes científicos tiene como objetivo aclarar aspectos microscópicos de la iniciación del cáncer, el punto en el que las mutaciones aleatorias se "fijan" en las células, que los transmiten y eventualmente abruman el tejido.
Como parte de su estudio, los investigadores calcularon las probabilidades de fijación para 28 tipos de cáncer para ver cómo se correlacionan con los datos clínicos disponibles sobre los riesgos de por vida del cáncer, y encontraron que la correlación no era segura.
"El problema del cáncer es que lo detectamos demasiado tarde, "dijo Kolomeisky, profesor de química y presidente del departamento de la Facultad de Ciencias Naturales Wiess de Rice. Los investigadores argumentan que su "conveniente, Un método simple y versátil para evaluar la dinámica de iniciación del cáncer debe incorporar la dinámica de iniciación para tipos específicos de cáncer, así como los riesgos establecidos de por vida.
Kolomeisky tiene un largo historial de descubrimientos relacionados con los mecanismos celulares, especialmente relacionado con las proteínas motoras que transportan carga en las células y la edición del genoma. Inspirado por un comentario informal de un colega de que sus cálculos parecían estar relacionados con el cáncer, Kolomeisky partió para averiguar si su enfoque matemático podría aplicarse a la dinámica de iniciación del cáncer.
Basado en sus fórmulas, los investigadores desarrollaron una tabla que correlaciona los riesgos de por vida y los tiempos de iniciación para 28 tipos de cáncer, y encontraron muy poco que relacione los dos. "Indica que los riesgos de cáncer de por vida por sí solos no se pueden utilizar para evaluar el peligro de contraer cáncer, "escribieron los investigadores, sugiriendo tiempos de fijación que indican el inicio del tumor es una métrica más importante.
Por ejemplo, el gráfico muestra que el adenocarcinoma colorrectal con PAF conlleva el mayor riesgo de por vida, pero su tiempo de fijación de 15 años es casi tres veces mayor que el del adenocarcinoma de duodeno con FAP, que se cree que tiene un riesgo de por vida mucho menor. En el otro extremo de la escala de fijación se encuentran los carcinomas hepatocelulares, a más de 31, 000 años.
Sus cálculos compararon la "aptitud" de las células individuales con mutaciones relacionadas con el cáncer con las células normales sin, y qué tan rápido se dividieron. El tejido con células mutantes que se dividieron en una proporción de 1 a 1 con las células normales fue el más lento para "arreglar" los tumores.
Los investigadores asumieron que las células mutantes con una ventaja de velocidad arreglarían los tumores más rápido, y tenían razón. Pero se sorprendieron cuando sus modelos mostraron que las células con mutaciones desventajosas (división más lenta de lo normal) también eran ocasionalmente más rápidas de reparar que las células normales.
"La gente asume, generalmente inconscientemente, que algo más probable suceda más rápido, "Dijo Kolomeisky." Pero descubrimos que ese no es el caso de los cánceres. Los médicos no deberían tomar decisiones simplemente sobre el riesgo de por vida, como se hace normalmente, pero también sobre la dinámica que calculamos como nuestros principales resultados.
"Los puntos principales son que podemos calcular, con muchas suposiciones, el tiempo promedio antes de que comience el cáncer, ", dijo." También argumentamos que la probabilidad de cáncer no suele correlacionarse bien con el momento en que comienza. Algo más probable no es necesariamente rápido ".
Las células mutantes que liberan biomarcadores al torrente sanguíneo pueden proporcionar una mejor manera de detectar afecciones precancerosas.
"En el futuro, esto podría convertirse en parte de la medicina personalizada, "Dijo Kolomeisky." Un médico le hace una prueba y verifica la fracción de células mutadas en sus tejidos.
Luego, puede estimar cuánto tiempo pasaría antes de que las células mutadas ocuparan todo el tejido. Si son 100 años probablemente no debería preocuparse demasiado. Pero si es un año entonces es posible que deba tomar medidas drásticas ".
Dijo que el modelo ciertamente mejorará a medida que se incorporen parámetros más relevantes. Pero cualquier cosa que produzca ahora y en el futuro no debería disuadir a uno de llevar un estilo de vida saludable.
"No estamos diciendo que tendrá o no tendrá cáncer sin importar lo que haga, "Dijo Kolomeisky." Solo que la probabilidad es diferente. Si fumas si no come bien o no hace ejercicio, la probabilidad será mayor ".
