Modellazione del cancro utilizza per la prima volta principi ecologici

Caulerpa taxifolia, specie aliena che infesta il Mediterraneo

L’invasione di una nuova specie in un dato ecosistema può sembrare molto lontana dal modo in cui le cellule tumorali si comportano nel nostro organismo. Ma i ricercatori hanno scoperto che è vero tutto l’opposto. I passaggi necessari affinché le metastasi del cancro possano diffondersi nell’organismo sono infatti molto simili ai modelli ecologici.

Una nuova ricerca pubblicata in Theoretical Biology and Medical Modelling utilizza il modello Tilman della concorrenza tra specie invasive per studiare le metastasi delle cellule del cancro alla prostata a quello alle ossa.

Circa 40 mila uomini all’anno negli Stati Uniti dopo un intervento chirurgico apparentemente ben riuscito o dopo una radioterapia contro il cancro alla prostata sviluppano una metastasi incurabile alle ossa. Le cellule della prostata invadono il midollo osseo e, a volte dopo anni di inattività, le cellule tumorali iniziano a competere con le cellule staminali ematopoietiche per conquistare il microambiente osseo.

Il modello di Tilman esamina i vari componenti d un’ invasione di specie in un ambiente. Kun-Wan Chen e Kenneth J. Pienta presso la University of Michigan hanno sostituito i passi della progressione del cancro alla prostata nelle equazioni di Tilman. Le cellule tumorali, dopo essersi inizialmente moltiplicate e aver subito delle mutazioni genetiche (come avviene nell’evoluzione) all’interno della prostata, esse iniziano ad entrare nel circolo  sanguigno. Il passo successivo è un periodo di sopravvivenza nel circolo seguita da un’invasione nelle ossa.

Una volta lì, vi è un ‘periodo di ritardo’, durante il quale le cellule si stabiliscono. Infine, le cellule tumorali cominciano a moltiplicarsi e ad entrare in competizione con le cellule staminali ematopoietiche. Kun-Wan Chen ha spiegato: “L’invasione delle cellule tumorali potrebbe essere pensata come una selezione in cui varietà mutanti diventano dominanti e si moltiplicano. Alla fine vi è un massiccio impatto sulla biosfera (ossia l’ospite umano).”

Pienta ha aggiunto: “I devastanti effetti di un’invasione ecologica sono ben noti. Ad esempio, l’introduzione di animali domestici nelle isole Mauritius hanno portato all’estinzione del dodo, oppure la Caulerpa taxifolia, un’alga assassina, ora affligge il Mediterraneo. Le metastasi del cancro seguono un percorso simile a quello che avviene nell’ambiente, e il nostro adattamento delle equazioni di Tilman mostra come le cellule tumorali possano distruggere l’habitat del corpo umano.”.

L’uso della modellazione ecologica potrà aiutare i ricercatori a comprendere la biologia complessa di metastasi e a ideare nuovi metodi per fermare l’attacco ai tessuti sani, o prevenirlo.