Kanser oluşumu ve yayılımı, biyolojik olduğu kadar matematiksel süreçlerle de ilişkilidir. Matematik, bu karmaşık hastalığın anlaşılmasında ve tedavi stratejilerinin geliştirilmesinde güçlü bir araç olarak kullanılmaktadır.
İnsanları “kanser” kelimesinden daha fazla korkutan çok az şey vardır ve bu korkunun haklı bir nedeni vardır. Kanser tedavisindeki önemli ilerlemeler, hastalığın her zaman kaçınılmaz bir ölüme yol açmadığını gösterse de, istatistikler hala ürkütücüdür: Yaklaşık üç kişiden biri, yaşamı boyunca bir tür kansere yakalanacaktır.
Kanser, genellikle genetik hasarın tetiklediği kontrolsüz hücre büyümesi olarak tanımlanır. Ancak, bu karmaşık süreç yalnızca biyolojiyle sınırlı değildir. Kanserin oluşumu, aynı zamanda matematik, evrimsel oyun teorisi ve fizik gibi disiplinlerle de yakından ilişkilidir. Bu bilimsel alanlar, kanserin nasıl geliştiğini ve yayıldığını daha iyi anlamamıza olanak tanır ve tedavi yaklaşımlarını şekillendirmeye yardımcı olur.
Kanser Nasıl Oluşur?
Vücudumuzda yaşamın temel birimleri olan 200’den fazla farklı hücre türü bulunmaktadır. Bunların her birinin kendine özgü işlevleri vardır ve akciğerler, karaciğer, deri ve beyin gibi çeşitli organlarda organize edilmişlerdir. Bu organların işleyişini sürdürmek için hücreler büyür, bölünür ve ölür. Devamında da diğer hücreler onların yerini alır.
Vücudumuzdaki hücreler için yaşam çok da kolay değildir. Her bir hücre, sınırlı alan ve besin maddeleri için trilyonlarca hücreyle rekabet etmek zorundadır. Hücre büyümesi ile ölüm arasındaki denge karmaşık bir genetik ağ tarafından kontrol altında tutulur. Düzenli bir şekilde işbirliği yaptıkları sürede işler yolunda gider.
Ancak kanser hücreleri sistemi aldatır. Kaynakları ele geçirir, mümkün olduğunca fazla yer kaplamaya çalışır ve ölmeyi reddeder. Bunun anlamı fazla hücrenin birikmesi yani tümör oluşumu olacaktır. Vücudumuzdaki yaklaşık 100 trilyon hücreden herhangi birinde meydana gelen bir mutasyon, bir tümörün oluşması için yeterlidir. Kansere neden olan mutasyonlar kimi zaman kalıtsaldır. Kimi zamanda bir enfeksiyon veya sigara, asbest ve radyasyon gibi çevresel faktörler sonucunda oluşur.
Ancak çoğu mutasyon muhtemelen normal hücre metabolizmasının bir sonucu olan onarılmamış DNA hasarının sonucu olarak ortaya çıkar. Bu nedenle kansere karşı mücadele, çok eski zamanlardan beri Dünya üzerindeki yaşamı yönlendiren temel süreç olan evrime karşı bir mücadeledir.
Kanser Oluşumu İle Matematik Arasındaki İlişki Nedir?
Karmaşıklık, kanseri anlamanın ve etkili tedaviler geliştirmenin en zorlu yönlerinden biridir. Prostat kanseri, bağırsak kanseri, meme kanseri, cilt kanseri ve akciğer kanseri gibi organ veya hücre tipine göre isimlendirmeler yapsak da, kanser tek tip bir hastalık değildir.
Daha çok, bir organizmanın çevresine yanıt olarak davranışında, morfolojisinde ve fizyolojisinde meydana gelen değişikliklerin bir sonucu olarak ortaya çıkan karmaşık bir hastalıktır. Bu çok yönlü yapısı, kanserin neden her vaka için farklı bir mücadele gerektirdiğini açıklamaktadır.
Tüm kanserler, başlangıçta akciğerler veya deri gibi belirli bir organ ya da dokuda ortaya çıkar. Kanser, orijinal yerinde sınırlı kaldığında genellikle daha kolay tedavi edilebilir. Ancak, kanser yayıldığında, durum çok daha tehlikeli hale gelir. Yayıldığı organlar hayati organlar olabilir ve bu durum hastalığın yönetimini zorlaştırır.
Kanserin bu şekilde yayılmasına metastaz denir ve kanser ölümlerinin büyük çoğunluğundan (%67) metastaz sorumludur. Ayrıca, kanserin büyüme süresi uzadıkça metastaz yapma olasılığı da artar.
Kanserin ilerlemesindeki temel itici güç, DNA’nın nerede ve ne zaman etkinleştirildiğiyle ilgilidir. Bu süreçler son derece karmaşıktır ve yayılım mekanizmalarını anlamak büyük bir bilimsel zorluk oluşturur. Bilim insanları, bu karmaşıklığı çözmek ve kanserlerin neden metastaz yaptığını ya da tedavilere dirençli hale geldiğini anlamak için matematiksel yöntemlerden yararlanır.
Epigenetik, Stokastik Süreçleri Ve Kanser Oluşumu Hakkında Bilgi Verir
Stokastik kavramı, daha çok borsa analizlerinde karşımıza çıksa da, hastalıkların yayılmasını incelemek için de yaygın olarak kullanılan önemli bir araçtır. Araştırmacılar, bir sonucun belirsizlik derecesini veya entropisini inceleyerek süreçleri anlamaya çalışırlar.
Özellikle, genomdaki yüksek entropili bölgelerin tespit edilmesi, kanserin teşhisi ve ilaç tasarımı için yeni bir yaklaşım sunar. Entropiyi azaltarak tümörlerin yayılma ve tedaviye direnç gösterme olasılığını düşürecek ilaçların tasarlanması mümkün olabilir.
Kanserin ilerlemesinde yalnızca genetik değişiklikler değil, aynı zamanda epigenetik faktörler de büyük bir rol oynar. Epigenetik, genlerin nerede ve ne zaman etkinleşip devre dışı bırakıldığını kontrol eden süreçleri ifade eder. Bu değişiklikler, sağlıklı hücreleri normal işlevlerini kaybedip kanserleşecek kadar etkileyebilir.
Biyologlar ve matematikçiler, hücrelerin gen aktivitesini ve epigenetik değişikliklerini inceleyerek, kanser hücrelerindeki entropiyi normal hücrelerle karşılaştırırlar. Bu analiz, kanserin erken evrelerde daha iyi tespit edilmesine olanak sağlar.
Sonuç Olarak
Biyolojik sistemler özünde son derece karmaşıktır. Ancak basit matematiksel modeller sayesinde bu sistemdeki temel unsurları ve süreçleri izole etme ve açıklama şansımız olacaktır. Sanılanın aksine, matematik yalnızca soyut kavramlarla ilgilenen ya da mühendislerin hesaplamalarında kullandığı bir araç değildir.
Biyomatematik veya matematiksel biyoloji, biyolojik süreçleri anlamak için matematiksel modeller geliştiren disiplinler arası bir bilim dalıdır. Bu bilim, kanser gibi karmaşık hastalıkları anlamamıza ve bu hastalıklarla mücadele etmek için yenilikçi çözümler geliştirmemize yardımcı olur.
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Stoll RE. Cancer hazard identification: toward simplification and interpretability. Toxicol Pathol. 1998 Jul-Aug;26(4):582-3. doi: 10.1177/019262339802600416. PMID: 9715519.
- Does this cause cancer? How scientists determine whether a chemical is carcinogenic – sometimes with controversial results. Yayınlanma tarihi: 30 Ocak 2023. Kaynak site: Conversation. Bağlantı: Does this cause cancer? How scientists determine whether a chemical is carcinogenic – sometimes with controversial results/
- Cancer evolution is mathematical. Yayınlanma tarihi: 24 Şubat 2023. Kaynak site: Big Think. bağlantı: Cancer evolution is mathematical./
- Cancer has many faces. 5 counterintuitive ways scientists are approaching cancer research to improve treatment. Yayınlanma tarihi: 1 Kasım 2023. Kaynak site: Conversation. Bağlantı: Cancer has many faces. 5 counterintuitive ways scientists are approaching cancer research to improve treatment
- Teschendorff AE. On epigenetic stochasticity, entropy and cancer risk. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2024 Apr 22;379(1900):20230054. doi: 10.1098/rstb.2023.0054. Epub 2024 Mar 4. PMID: 38432318; PMCID: PMC10909509.
- Feinberg AP. Epigenetic stochasticity, nuclear structure and cancer: the implications for medicine. J Intern Med. 2014 Jul;276(1):5-11. doi: 10.1111/joim.12224. PMID: 24635672; PMCID: PMC4065203.
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
