Афина Актипис - Клетка-предатель. Откуда взялся рак и почему его так трудно вылечить

Чтобы использовать данные из нескольких источников, необходимо наличие эффективного способа объединения и определения значимости каждого критерия. В случае пожарного датчика дыма и тепла в системе должны быть четко прописаны правила обработки данных по этим двум параметрам. Когда должна сработать пожарная тревога? При превышении определенного порогового значения по обоим критериям? Может ли срабатывание быть вызвано только дымом или теплом, если их уровень достигнет достаточно высокого уровня? Даже для системы принятия решений по двум критериям вроде этой продвинутой пожарной сигнализации правила срабатывания становятся гораздо более сложными, и для принятия максимально точного решения информация должна обрабатываться в едином центральном узле.

Принятие точного решения требует увеличения вычислительной мощности. Система объединяет информацию в одном контуре из проводов, нейронов или генов в сети, где критерии могут быть должным образом взвешены, суммированы и проанализированы. В генных сетях наших клеток, которые обнаруживают и ликвидируют недобросовестных соседей, объединяются различные условия, чтобы более точно различать нормальные клетки в необычных условиях и потенциальные раковые клетки.

Давайте рассмотрим пример, в котором использование нескольких фрагментов данных позволяет гену подавления рака принять более точное решение, чем по одной-единственной части информации. Если у гена, участвующего в подавлении рака, имелся бы доступ только к сведениям о скорости деления клеток и пороговое значение было бы установлено достаточно низким, чтобы не упустить ни одной потенциально раковой клетки, то каждый раз, когда клетки начинали быстро делиться, участвуя в процессе заживления раны, он бы бил тревогу. При увеличении порога срабатывания подобных ложных реакций удалось бы избежать, однако были бы пропущены быстро делящиеся клетки, которые действительно представляют угрозу для организма. Генной сети, которая использует всего один критерий, приходится делать выбор между ложными срабатываниями и пропусками.

Теперь рассмотрим сеть, которая решает, представляет ли клетка угрозу развития рака, уже по двум критериям: скорости пролиферации клетки и уровню факторов роста, выделяемых соседними клетками. Если клетка быстро делится, а уровень факторов роста в окружающей ее среде низок, то эти два фрагмента данных вместе являются весьма надежным индикатором того, что эта клетка несет в себе риск развития рака. Если клетка быстро делится, однако делает это в ответ на присутствие в своем окружении факторов роста, можно с большой вероятностью утверждать, что ее активная пролиферация несет какую-то полезную для организма функцию, например заживление раны или рост в процессе развития. Анализируя скорость пролиферации и уровень факторов роста по соседству, генетический контур может сделать более точную оценку риска, который клетка представляет для организма, нацелившись строго на те, которые могут стать раковыми.

Использование двух критериев позволяет генным сетям подавления рака принимать более взвешенные решения, а если критериев будет больше, то точность станет еще выше — при условии рационального анализа этих фрагментов данных с целью отличия недобросовестных клеток от нормальных. Например, если генная сеть подавления рака будет использовать не только информацию о скорости пролиферации и уровне факторов роста, но и такие дополнительные критерии, как степень повреждения ДНК, скорость обмена веществ в клетке и наличие причин выживания, то точность различия между нормальной клеткой в необычных условиях и раковой клеткой с недобросовестным поведением, увеличится.

Возможно, именно повышенная точность, которую дает совместный анализ нескольких источников информации, и объясняет сложность генетических сетей вокруг генов-супрессоров опухоли, таких как ген TP53, и их связь с генетическими сетями, управляющими клеткой. Эти взаимосвязи позволяют генам-супрессорам следить за всей системой и анализировать информацию по всем аспектам функционирования клетки и ее физиологии. Для увеличения точности принимаемых решений информацию приходится собирать воедино в центральном узле (например, гене TP53) для ее совместного анализа. Если бы данные обрабатывались в отдельных контурах, у клетки были бы установлены отдельные, никак не связанные между собой пороговые значения для скорости пролиферации, поврежденных белков и других критериев определения степени угрозы клетки организму, при превышении которых срабатывал бы «сигнал тревоги». Это бы приносило определенную пользу, однако система обнаружения и подавления рака будет куда более точной при одновременном анализе нескольких факторов, когда, скажем, тревога срабатывает лишь при условии чрезмерно быстрой пролиферации клетки и производства ею поврежденных белков.