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

Сотрудничество считается побочным продуктом эволюции, если оно появляется как следствие адаптации, возникшей по каким-то другим причинам. В случае с раковыми клетками взаимодействие могло бы стать побочным продуктом например, подвижности клеток, способности к колонизации или обходу иммунной системы. Некоторые из функций, необходимых клетке для эффективного выживания и колонизации, могут сами по себе приносить пользу соседние клеткам. Так, создание новой экологической ниши или улучшение условий среды обитания приводит к появлению общественного блага, которое может быть использовано соседями. Если клетка производит факторы, разрушающие внеклеточный матрикс, тем самым открывая себе путь для более эффективной инвазии, то другие клетки могут просто двинуться следом по проторенной дороге (подобно тому, как люди могут свободно перемещаться по прорубленной кем-то до них лесной просеке). Кроме того, клетки, посылающие сигнал к созданию новых кровеносных сосудов, могут привлекать ресурсы, которые также доступны соседним клеткам. Вполне возможно, что часть наблюдаемых примеров сотрудничества между раковыми клетками стали побочным эффектом действий отдельных клеток в собственных интересах.

В некоторых случаях побочная выгода может оказаться двусторонней, приводя к ситуации, напоминающей скоординированное сотрудничество, которое на деле может быть совпадением. Так, если две популяции раковых клеток с разными мутациями (скажем, одна производит фактор роста, а другая — фактор, способствующий инвазии) случайно окажутся рядом, то в итоге они могут начать приносить пользу друг другу без какой-либо активной координации или условной взаимности. Такую ситуацию называют побочным мутуализмом. В суровых условиях среды, где сложно выжить без производства подобных факторов, вероятность побочного мутуализма становится еще выше, так как недобросовестное поведение перестает быть жизнеспособной клеточной стратегией. Подобная побочная выгода, вероятно, в некоторых случаях действительно может объяснять наблюдаемое нами сотрудничество между раковыми клетками внутри опухоли, однако этот процесс в конечном счете может стать частью естественного отбора — скажем, если клетки, приносящие выгоду друг другу, будут чаще взаимодействовать друг с другом в результате пространственной близости или других факторов, способствующих положительной ассортативности, в результате чего контактирующие клетки получат эволюционное преимущество перед клетками-нахлебниками.

В любой построенной на сотрудничестве группе нахлебники неизменно оказываются в более выгодном положении, так что сотрудничество раковых клеток — когда оно возникает — подвержено угрозе недобросовестного поведения. Это одна из причин, по которым мы изначально так подвержены раку: клетки нашего тела в результате своей эволюции учатся вести себя недобросовестно и использовать преимущества многоклеточного сотрудничества. Между тем преимущество, которое недобросовестные клетки получают перед сотрудничающими, в конечном счете может подорвать и сотрудничество между самими раковыми клетками.

Это говорит о том, что все скопления сотрудничающих раковых клеток могут быть недолговечными при отсутствии механизмов поощрения такого сотрудничества. Без таких механизмов взаимодействие будет лишь временным явлением. Это приводит нас к нулевой гипотезе эволюции сотрудничества между раковыми клетками: оно способно возникать в результате случайных процессов, например генетического дрейфа. После этого связь может оказаться невыгодной в популяции раковых клеток. Такой возможный сценарий — случайно возникающего и в итоге недолговечного контакта раковых клеток — является разумной отправной точкой для объяснения эволюции сотрудничества между раковыми клетками, если, конечно, у нас отсутствуют другие данные.

С другой стороны, даже если сотрудничество между раковыми клетками носит лишь случайный и временный характер, вполне логично, что оно все же оказывает важное влияние на развитие опухоли. Так, мы уже видели, насколько важно взаимодействие между раковыми клетками для успешной инвазии и метастазирования — процессов, которые открывают раковым клеткам новые среды обитания для колонизации. Если сотрудничество раковых клеток облегчает инвазию и метастазирование, оно может серьезно влиять на развитие рака — даже если и является недолговечным и прекращается после того, как раковые клетки колонизировали новую среду обитания.