«Ο καρκίνος μπορεί να ειδωθεί ως απώλεια επικοινωνίας. Τα κύτταρα παύουν να συμπεριφέρονται σαν μέρος ενός οργανισμού.»
Αυτή ήταν η τοποθέτηση του καθηγητή Michael Levin στο βίντεο “Bioelectric Fields: A Paradigm Shift in Biology”. Ο ίδιος αντιπαραθέτει τον εξελισσόμενο τομέα της βιοηλεκτρικής επικοινωνίας με τις παραδοσιακές προσεγγίσεις της γενετικής και της μοριακής βιολογίας . Πράγματι , μέσα από την έρευνα του ανοίγει μια νέα οπτική στον χαρακτήρα του καρκίνου , η οποία δεν έγκειται μονάχα στο πλαίσιο μιας μοριακής βλάβης , αλλά σε ένα επικοινωνιακό χάσμα μεταξύ των κυττάρων .
ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΒΙΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ
Εύλογα αναρωτιέται κανείς τι είναι το βιοηλεκτρικό σήμα και γιατί συνδέεται με τον καρκίνο . Η βιοηλεκτρική επικοινωνία αφορά τα ηλεκτρικά σήματα που παράγονται από τα κύτταρα ,τα οποία έχουν την δυνατότητα να αντιδρούν σε περιβαλλοντικά ερεθίσματα . Χαρακτηριστικά παραδείγματα αποτελούν τα νευρικά και τα μυϊκά κύτταρα .
Ωστόσο, ο μηχανισμός αυτός χαρακτηρίζεται από την ίδια μορφή λειτουργίας ,ανεξάρτητα από τον κυτταρικό τύπο . Πάμε , λοιπόν, να αποδομήσουμε την σύνθετη έννοια των βιοηλεκτρικών σημάτων.
ΜΕΜΒΡΑΝΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ
Όταν έρχεται στο μυαλό μας η έννοια του κυττάρου ,συνήθως δεν τη συνδέουμε με το ηλεκτρικό δυναμικό . Παρ’ όλα αυτά , ανάλογα με το είδος και τη λειτουργία τους , τα κύτταρα διαθέτουν μια συγκεκριμένη κατανομή φορτίου ,που περιγράφεται μέσω της έννοιας του μεμβρανικού δυναμικού .
Συγκεκριμένα , λόγω της ύπαρξης μεταφορέων , καναλιών ιόντων και διαύλων , που είναι ενσωματωμένοι στην κυτταρική μεμβράνη, παράγεται ένα ενδογενές ηλεκτρικό πεδίο . Αυτά τα μοριακά κατασκευάσματα είναι καθοριστικά για τον χαρακτήρα του δυναμικού των κυττάρων και , κατ’ επέκταση ,για την ίδια την ταυτότητα τους
Κάθε κύτταρο φέρει στη μεμβράνη του αυτούς τους μηχανισμούς . Η διαμεμβρανική τάση που δημιουργείται μέσω της λειτουργίας τους επηρεάζει τη διαφοροποίηση τους , τη λειτουργικότητα τους , τη μορφολογία τους και την ικανότητα μετανάστευσης τους.
Είναι σημαντικό να τονιστεί πως το μεμβρανικό δυναμικό λειτουργεί ως οδηγός της κυτταρικής συμπεριφοράς . Δεν καθορίζει μόνο τον εσωτερικό τους κόσμο αλλά συμβάλλει και στην ερμηνεία του περιβάλλοντος , επιτρέποντας στα κύτταρα να προσαρμόζονται σε μεταβολές .
ΡΟΗ ΙΟΝΤΩΝ
Όπως γίνεται εμφανές , τα κύτταρα δεν είναι απομονωμένα από το εξωτερικό τους περιβάλλον . Περιέχουν συγκεκριμένες πρωτεΐνες ενσωματωμένες στη μεμβράνη τους οι οποίες είναι υπεύθυνες για την είσοδο και έξοδο μορίων από αυτά . Λειτουργούν , δηλαδή , όπως μια πόρτα , επιτρέποντας την δίοδο των επιθυμητών μορίων .
Καθοριστική για το μεμβρανικό δυναμικό είναι η ροή φορτισμένων ατόμων , τα οποία ανάλογα με την ροή τους , ενισχύουν ή αποφορτίζουν το ήδη υπάρχον δυναμικό του κυττάρου .
ΣΥΝΔΕΣΗ ΜΕ ΚΑΡΚΙΝΟ
Η διαταραχή στη ροή των ιόντων και στο μεμβρανικό δυναμικό φαίνεται να παίζει καθοριστικό ρόλο στην εμφάνιση του καρκίνου. Όταν τα κύτταρα χάνουν τη σωστή ηλεκτρική επικοινωνία με τους γειτονικούς ιστούς, σταματούν να «συνεργάζονται» σωστά και αρχίζουν να πολλαπλασιάζονται ανεξέλεγκτα. Σε αυτό το πλαίσιο, ο καρκίνος μπορεί να ειδωθεί όχι μόνο ως αποτέλεσμα γενετικών μεταλλάξεων, αλλά και ως συνέπεια μιας απορρύθμισης στην κυτταρική επικοινωνία, που οδηγεί σε απώλεια της συλλογικής συμπεριφοράς των κυττάρων.
ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΝΔΕΙΞΕΙΣ
Πειράματα σε διάφορα μοντέλα δείχνουν ότι η επαναφορά του φυσιολογικού μεμβρανικού δυναμικού μπορεί να «επαναπρογραμματίσει» τα κύτταρα και να μειώσει την ανάπτυξη όγκων, υποδεικνύοντας ότι η βιοηλεκτρική επικοινωνία δεν αποτελεί μόνο δείκτη , αλλά και εν δυνάμει θεραπευτικό στόχο για την αντιμετώπιση του καρκίνου.
Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί δημοσίευση του 2021 στο επιστημονικό περιοδικό Progress in Biophysics and Molecular Biology με κύριο ερευνητή τον Michael Levin . Συγκεκριμένα , χρησιμοποιήθηκε ζωικό μοντέλο που επιτρέπει την παρατήρηση βιοηλεκτρικών μεταβολών σε πρώιμα στάδια ανάπτυξης , το έμβρυο του βατράχου Xenopus laevis. Σε ορισμένα κύτταρα των εμβρύων εισήχθησαν ογκογόνα γονίδια με αποτέλεσμα την ανάπτυξη δομών παρόμοιων με όγκους .Συγκεκριμένα , αυτές παρουσίασαν αυξημένο πολλαπλασιασμό , απώλεια φυσιολογικής διαφοροποίησης και αδυναμία εναρμόνισης με τον περιβάλλοντα ιστό .
Ωστόσο, αυτός ο καρκινικός μετασχηματισμός προηγούνταν από μια πρώιμη ηλεκτρική ”υπογραφή ” . Πριν την μορφολογική εμφάνιση των όγκων είχαν παρατηρηθεί σημαντικές διαφορές στο μεμβρανικό δυναμικό των κυττάρων . Με την πειραματική παρέμβαση των ερευνητών σε αυτή την μεταβολή , μειώθηκε δραστικά η εμφάνιση όγκων ακόμη και παρουσία ενεργά ογκογόνων γονιδίων .
Η βιοηλεκτρική προσέγγιση μέσα στην σύγχρονη επιστήμη
Στην σκιά του καρκίνου αντικρίζει κανείς μοριακές μεταλλάξεις , περιβαλλοντικούς παράγοντες και βλάβες σε σύνθετες μεταβολικές οδούς . Το χάσμα της βιοηλεκτρικής επικοινωνίας επαναπροσδιορίζει τον χαρακτήρα αυτής της σκιάς και έρχεται να συμπληρώσει ένα κρίσιμο κομμάτι του γρίφου της ασθένειας . Νέα θεραπευτικά μέσα με στόχο την κυτταρική επικοινωνία ανοίγουν νέους δρόμους προσέγγισης της θεραπείας .
Το σίγουρο είναι πως δεν ξέρουμε ακόμα τι θα μας φέρουν οι νέες καινοτομίες , αν και πλέον καταλαβαίνουμε ότι η ογκογένεση δεν είναι μόνο γενετική βλάβη· αλλά και ένα χάσμα επικοινωνίας.
ΠΗΓΕΣ
- Levin, M. (2021). Bioelectrical approaches to cancer as a problem of the scaling of the cellular self. Progress in Biophysics and Molecular Biology, 165, 102–113. https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2021.04.007
- Essentia Foundation. (2024, December 27). Bioelectric Fields: A Paradigm Shift in Biology | Prof. Michael Levin [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=uFMLpZkkH_8
- Sörnmo, L., & Laguna, P. (2005). Bioelectrical signal processing in cardiac and neurological applications. In Elsevier eBooks. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-437552-9.x5000-4
- Sheth, M., & Esfandiari, L. (2022). Bioelectric dysregulation in cancer Initiation, promotion, and progression. Frontiers in Oncology, 12, 846917. https://doi.org/10.3389/fonc.2022.846917
-
Blackiston, D. J., McLaughlin, K. A., & Levin, M. (2009). Bioelectric controls of cell proliferation: Ion channels, membrane voltage and the cell cycle. Cell Cycle, 8(21), 3527–3536. https://doi.org/10.4161/cc.8.21.9888
6. Carvalho, J. (2021). A bioelectric model of carcinogenesis, including propagation of cell membrane depolarization and reversal therapies. Scientific Reports, 11(1), 13607. https://doi.org/10.1038/s41598-021-92951-0
