„Биологичният шум“ води до повторна поява на рак

Учени от Република Корея са открили как да потиснат „биологичния шум“, който е свързан с повторна поява на рак. Това постижение може да подобри лечението на онкологичните заболявания, съобщава БТА, позовавайки се на публикация в сп. „Нейчър къмюникейшънс“.

Дори след успешно лечение ракът може да се върне, а някои бактерии да оцелеят след приема на силни антибиотици.

Една от основните причини за това явление според учените е така нареченият „биологичен шум“ – случайни колебания на вътреклетъчните процеси. Новото теоретично изследване показва, че този шум може не само да бъде взет под внимание, но и целенасочено да бъде потиснат, като така се контролира съдбата на отделни клетки с висока точност.

Учените обясняват, че дори клетки с еднакви гени произвеждат различно количество протеини. Именно подобни „отклоняващи се“ клетки често оцеляват след терапията и се превръщат в източник на рецидиви или лекарствена резистентност. Досега биологията можеше да контролира само средните показатели в популацията на клетките, но не и разпределението между тях.

Това може да се сравни с душ, в който средната температура на водата е нормална, но тя постоянно се колебае между вряла и ледена. И така го прави невъзможен за използване, обясняват учените. Именно този „капан на средната стойност“ позволява на малък процент от клетките да избегнат лечението.

Чрез математическо моделиране изследователите са намерили начин да елиминират биологичния шум и да управляват прецизно поведението на клетките.

Те предлагат математически модел на т. нар. „контролер на шума“. В основата му лежи комбинация от два принципа: реакции, чувствителни към колебания вътре в клетката, и механизми, които бързо разрушават излишните протеини.

В резултат на това учените са успели теоретично да приложат режим на „устойчива адаптация към шума“, при който нивото на случайни колебания остава постоянно дори при промяна на външните условия. Основното им постижение е, че клетъчният шум, който преди се считаше за въпрос на случайност или късмет, се превръща в контролируем фактор. И това може да изиграе важна роля в преодоляване устойчивостта на туморите към терапията и в създаването на „умни“ микроорганизми с персонализирани свойства.

Авторите на изследването смятат, че техният подход отваря пътя към наистина прецизно управление на поведението на отделни клетки, което може да промени методите на лечение на рака и развитието на синтетичната биология.