Wat fractale patronen ons kunnen leren over kanker

Als je gezonde cellen vergelijkt met kankercellen zou er volgens onderzoekers van de Tufts en Clarkson Universiteit in ieder geval één cruciaal verschil waarneembaar moeten zijn; de aanwezigheid van fractale patronen. De onderzoekers hebben door middel van atoomkrachtmicroscopie op nanoschaal onderzoek kunnen doen naar het oppervlak van abnormale cellen in de baarmoederhals.

Het is voor het eerst dat deze fractale patronen in kankercellen op eencellige resolutie zijn waargenomen. Ze zouden ons zelfs naar een beter, dieper begrip kunnen brengen van wat kanker nu eigenlijk is: chaos. Want 'kanker' is de naam die we geven aan cellen die in zekere zin ontspoord zijn: waarvan de complexe balans onderuit is gehaald en de celdeling ongeremd en chaotisch wordt.

Eerdere studies hebben al sporen van fractale patronen opgeleverd in de biochemie en mechanica van kankerweefsel, maar ze zijn nooit eerder aangetoond op het oppervlak van enkele, geïsoleerde kankercellen. En juist hier, op het oppervlak van cellen, ontstaat het probleem als kankercellen zich van hun oorspronkelijke locatie verplaatsen naar andere plekken in het lichaam en zo uitzaaiingen veroorzaken.

Je moet je voorstellen dat een fractaal in wezen een eindeloos patroon is. Als je inzoomt zie je dat het patroon zich op steeds kleinere schaal blijft herhalen. Een eindeloos complexe constructie; de definitie van chaos. Overal in de natuur vind je fractale patronen terug, van kunstlijnen tot aan zee-schelpen en van tropische stormen tot aan de grootschalige structuur van het heelal.

"Als we het hebben over de aard van kanker, zijn er twee verschillende opvattingen," schrijven de onderzoekers in New Journal of Physics. "Ofwel kanker wordt bepaald door eerdere gebeurtenissen door vaststaande oorzaken, of kanker is een chaotisch resultaat van ongebalanceerde biochemische reacties. Een foutje van moeder natuur in de evolutie, waarin ze de complexiteit van celdeling over het hoofd heeft gezien."

De waargenomen fractale patronen kunnen alleen ontstaan zijn in het stadium waar kankercellen overgaan van het 'onsterfelijke' voorstadium tot het kwaadaardige stadium. Wanneer de cellen blijven delen maken simpele fractale patronen plaats voor 'multifractals;' multifunctionele cellen. Dit is het startschot voor de overgangsperiode waarin cellen plots heel agressief en ongeorganiseerd de niet-kankercellen opnieuw organiseren. Vervolgens delen deze zich en maken ze ongezonde cellen aan.

Je zou dus kunnen zeggen dat beide perspectieven juist zijn: kanker ontstaat uit chaos.

"De resultaten uit het onderzoek zijn bruikbaar voor de verdere ontwikkeling van modellen die de ontwikkeling en voortgang van kankercellen beschrijven," concluderen de onderzoekers van Tufts. "Dit zou ons ook meer kunnen leren over hoe we kanker het beste kunnen bestrijden. We zouden bijvoorbeeld onderzoek kunnen doen naar welke punten van instabiliteit, de ontregelde celdeling het meest stimuleren. Biologen zouden om te beginnen kunnen aangeven welke instabiliteiten in het traject van celdeling, de omgeving (de buitenranden) van een cel vormgeven."

"Naast die essentiële kennis zouden de verkregen resultaten ook nog kunnen worden gebruikt om de kans op eventuele overgang naar kanker uit te rekenen," voegen zij hier aan toe.