Tot de Middeleeuwen werd algemeen gedacht dat tumoren een straf van God waren. Meer recent wordt kanker geassocieerd met veroudering, en met blootstelling aan diverse risicofactoren zoals straling, virussen, en natuurlijke en synthetische stoffen. De hypothese dat bepaalde chemicaliën kanker kunnen veroorzaken is minstens zo oud als het epidemiologisch onderzoek van Percival Pott (1775). Deze Engelse arts wees roet aan als schuldige van het hoge aantal scrotumkankergevallen bij schoorsteenvegers. Inmiddels heeft onderzoek uitgewezen dat veel chemicaliën het ontstaan van tumoren kunnen veroorzaken, een proces dat bekend staat als chemische carcinogenese. We noemen zulke kankerverwekende chemicali&eunl;n carcinogenen.
Er zijn nu meer dan 100.000 verschillende stoffen op de markt en ieder jaar komen er ongeveer 2.000 nieuwe bij. Uiteraard is het niet wenselijk dat zo'n nieuwe stof risico met zich meebrengt voor de mens. Daarom moet tevoren, in een zogenaamde risicobeoordeling, worden vastgesteld dat de nieuwe stof niet carcinogeen is (of anderszins toxisch). De richtlijnen voor het uitvoeren van risicobeoordelingen worden bepaald door instellingen zoals de EU, IARC, OECD, en USEPA.
Onder risicobeoordeling van (mogelijk) carcinogene stoffen verstaat men het schatten van het kankerrisico voor mensen na blootstelling aan een chemische stof. Meestal wordt deze risicobeoordeling uitgevoerd op basis van dierproeven. De meest gebruikelijke proef is een twee jaar durende test waarbij groepen muizen (of ratten) worden blootgesteld aan verschillende hoeveelheden van de betrokken stof. Er is altijd één groep die een nuldosis krijgt (de controlegroep), om de frequentie te controleren van tumoren die niet door de stof worden veroorzaakt. In standaard carcinogeniciteitsproeven, zoals die van de Amerikaanse NTP, is voor ieder dier de volgende informatie beschikbaar:
We hebben een model ontwikkeld dat de relatie tussen het verouderingsproces en de procesen van voedselopname en groei vastlegt. Dit model bestaat uit twee modules. De eerste beschrijft de energiedynamica van een organisme, en geeft kwantitatieve formules voor de eetsnelheid, hoeveelheid vet, verandering in lichaamsgrootte en metabole snelheid. Een hoge metabole snelheid is gekoppeld aan een hoge respiratiesnelheid en een hoog hartritme. De tweede module beschrijft het verouderingsproces gebaseerd op de theorie dat veroudering het resultaat is van oxidatieve schade veroorzaakt door vrije radicalen. Een belangrijk verband tussen beide modules is dat de productiesnelheid van vrije radicalen afhangt van de metabole snelheid. Omdat de metabole snelheid wordt beïnvloed door energie-opname en lichaamsgrootte, kunnen we een formule voor de overlevingskans afleiden die afhangt van voedselniveau en groei.
Een eigenschap van ons model is dat, voor dieren die niet meer groeien, de formule voor de overlevingskans kan worden vereenvoudigd tot de bekende Gompertzformule. Dankzij deze eigenschap zijn we te weten gekomen hoe de parameters van het Gompertzmodel afhangen van metabole snelheid, eetgedrag en lichaamsgrootte. We hebben ons model getoest met bestaande gegevens van Weindruch en medewerkers, die groepen muizen met verschillende voedselbeschikbaarheid hebben gevolgd. De dieren die een caloriearm dieet krijgen leven aanmerkelijk langer. Ons model bleek in staat de verschillen in groei en overlevingskans goed te beschrijven.
Met behulp van computersimulaties hebben we gekeken naar de invloed van de fysiologie van de gastheer op het gedrag van een tumor. Daarbij bleek bijvoorbeeld dat de tumorgroeisnelheid wordt beïnvloed door de leeftijdsafhankelijke metabole snelheid van de gastheer. We voorspellen dat -in het algemeen- tumoren zich sneller zullen ontwikkelen in jonge dan in oude gastheren. Dit is te verklaren door dat de energiebeschikbaarheid per cel afneemt met de leeftijd. Ook voorspellen we hoe tumorgroei beïnvloed kan worden door het "eetgedrag van de gastheer."
Wat betreft de invloed van de tumor op de gastheer hebben we gekeken naar het gewichtsverlies waaraan veel kankerpatiënten lijden. Als de energetische eisen van de tumor te hoog worden, gaat de gastheer eigen weefsel afbreken om zijn onderhoudskosten te kunnen betalen. Als gevolg hiervan verliest de gastheer niet alleen vetweefsel maar ook spierweefsel. Een deel van de energie die vrijkomt tijdens dit proces wordt hergebruikt door zowel gastheer als tumor. Omdat de efficiëntie van dit hergebruikproces minder is dan 100%, kan het gewichtsverlies erger zijn dan verwacht op basis van de energetische eisen van de tumor. Daarnaast voorspelt ons model dat de snelheid waarmee het gewicht afneemt beïnvloed wordt door de metabole snelheid van de gastheer. Deze voorspellingen verklaren mogelijk waarom, in de praktijk, geen eenduidige relatie wordt geobserveerd tussen de gewichtsverlies- en tumorgroeisnelheid.