Дэвис и Лайнуивер — физики-теоретики и космологи с опытом работы в области астробиологии — поисков жизни за пределами Земли. Они обратились к исследованиям рака лишь недавно, отчасти из-за создания в Университете штата Аризона Центра конвергенции физических наук и биологии рака. Центр является одним из двенадцати, созданных Национальным институтом рака, чтобы побудить ученых-физиков поделиться своими взглядами на борьбу с раком.
Новая теория бросает вызов ортодоксальному мнению о том, что рак развивается заново у каждого хозяина в результате серии случайных мутационных происшествий.
Дэвис и Лайнуивер утверждают, что рак — это на самом деле организованная и систематическая реакция на какой-то стресс или физический вызов. Они говорят, что это могло быть вызвано случайным происшествием, но после этого оно более или менее предсказуемо разворачивается.
Их взгляд на рак изложен в статье «Выявление глубоких эволюционных корней рака», написанной Дэвисом. Он появляется в специальном июльском выпуске Physics World, посвященном физике рака.
«Мы рассматриваем рак как выполнение древней программы, предварительно загруженной в геномы всех клеток», — говорит Дэвис, профессор Риджентс Университета штата Аризона. "Это похоже на то, что Windows по умолчанию перешла в" безопасный режим "после какого-то оскорбления."Таким образом, он описывает рак как возврат к наследственному фенотипу.
Новая теория предсказывает, что по мере того, как рак прогрессирует через все больше и больше злокачественных стадий, он будет экспрессировать гены, которые более глубоко законсервированы среди многоклеточных организмов и поэтому в некотором смысле являются более древними. Дэвис и Лайнуивер в настоящее время проверяют это предсказание, сравнивая данные экспрессии генов из биопсии рака с филогенетическими деревьями, датируемыми 1 годом.6 миллиардов лет, с помощью Луиса Сиснероса, научного сотрудника Центра Beyond Center Университета штата Аризона.
Но если это так, то почему эволюция не устранила древнюю подпрограмму рака??
«Потому что он выполняет абсолютно важные функции на ранних стадиях развития эмбриона», — объясняет Дэвис. "Гены, которые активны в эмбрионе и впоследствии обычно бездействуют, снова включаются при раке. Эти же гены — «древние», глубоко укоренившиеся в древе многоклеточной жизни."
«Связь с развитием эмбрионов давно известна биологам-онкологам, — говорит Дэвис, — но важность этого факта редко осознается.
Если новая теория верна, исследователи должны обнаружить, что более злокачественные стадии рака повторно экспрессируют гены с самых ранних стадий эмбриогенеза. Дэвис добавляет, что некоторые доказательства этого уже есть в нескольких экспериментальных исследованиях, включая недавнее исследование Гарвардского университета и Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке.
«По мере того, как рак прогрессирует через свои различные стадии в пределах одного организма, это должно быть похоже на движение назад на большой скорости стрелками эволюции и развития», — говорит Дэвис.
Это может дать подсказки к будущему лечению.
Например, когда жизнь сделала важный шаг от одиночных клеток к многоклеточным комплексам, на Земле был низкий уровень кислорода. Конечно, рак возвращается к древней форме метаболизма, называемой ферментацией, которая может поставлять энергию с небольшой потребностью в кислороде, хотя для этого требуется много сахара.
Дэвис и Лайнуивер предсказывают, что если раковые клетки насыщены кислородом, но лишены сахара, они будут испытывать больший стресс, чем здоровые клетки, замедляя или даже убивая их. Центр конвергенции физических наук и биологии рака АГУ, главным исследователем которого является Дэвис, планирует в ноябре семинар для изучения клинических доказательств этого.
«Ясно, что необходимо радикально новое мышление», — заявляет Дэвис. "Как и старение, рак, кажется, является неотъемлемой частью жизненного процесса. Как и старение, рак обычно нельзя вылечить, но его последствия, безусловно, можно смягчить, например, отсрочив наступление и продлив периоды покоя. Но мы научимся делать это эффективно только тогда, когда лучше поймем рак, включая его место в великом повороте эволюционной истории."