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癌細胞能夠“劫持”大腦神經

新發現為治療惡性腫瘤開辟道路

時間:2019-09-26 11:24:39 來源:中國科學報

  根據3項新研究,腫瘤細胞可以插入大腦復雜的神經元網絡,并取而代之。這種邪惡的能力可以解釋某些腫瘤的神秘行為,并帶來治療癌癥的新方法。


  日前發表在《自然》雜志上的這些研究成果,描述了在腦癌(稱為神經膠質瘤)以及一些擴散到大腦的乳腺癌中發現的這種驚人能力。其中一項研究的主要作者、美國加州斯坦福大學兒科神經腫瘤學家Michelle Monje表示,這些發現支持了醫生和科學家的一個越來越多的共識,即神經系統在癌癥的發展中扮演了一個重要角色。


  即便如此,發現行為像神經元的癌細胞還是令人驚訝。“這令人感到不安。”Monje說,“我們認為癌癥不會形成像大腦那樣的電活性組織。”


  2014年,德國海德堡大學神經學家、《自然》雜志另一項研究的主要作者Frank Winkler在研究某些腦腫瘤細胞建立的通信網絡時偶然發現了這種現象。他和他的團隊在腫瘤中發現了突觸,這是神經元用來相互溝通的結構。這是“瘋狂的東西”。Winkler說,“我們的第一反應是,這簡直令人難以置信。”


  研究人員假設腫瘤突觸是隨機出現的。但是,正如Winkler和他的同事在最新研究中報告的那樣,他們從培養的神經膠質瘤癌細胞樣本、移植到老鼠身上的人類膠質瘤腫瘤,以及從10個人身上提取的膠質瘤樣本中均發現了突觸。


  在Winkler的團隊研究成人膠質瘤突觸的同時,Monje和她的同事在兒童膠質瘤中獨立發現了神經細胞和細胞之間的突觸。Monje和Winkler的團隊進行的獨立但平行的研究表明,腫瘤突觸有助于癌細胞的生長。研究小組在最近的兩項研究中獨立報告了這一發現。


  Monje的發現解釋了她在病人身上看到的神經膠質瘤的一些令人困惑的特征。眾所周知,此類腫瘤是很難治療的——它們不是形成一個硬的、緊湊的腫塊,而是傾向于在大腦中“織網”,使其難以切除。Monje說,如果膠質瘤浸潤了大腦的一部分區域,患者通常不會表現出什么癥狀,因為腫瘤似乎不會破壞大腦的許多回路。“這是有道理的,因為腫瘤依賴于它們的功能。”


  瑞士洛桑大學路德維希癌癥研究所癌癥生物學家Johanna Joyce表示:“如果這一結論在更多癌癥中得到廣泛應用,那么為什么治療腦癌如此具有挑戰性也就不足為奇了。”她說,腫瘤細胞本質上被整合到大腦的神經網絡中。“這是發人深省的。”


  這種現象并不僅限于腦瘤。在9月18日發表的第三篇論文中,瑞士洛桑實驗癌癥研究所癌癥科學家Douglas Hanahan及其團隊,描述了在大腦中起神經元作用的乳腺癌細胞。科學家在研究腫瘤基因表達數據時發現了這種能力。被稱為三陰性腫瘤的致命乳腺癌會激活與神經元之間信號傳遞有關的基因。眾所周知,這些乳腺癌細胞會擴散到大腦,一旦到達大腦,就很難治療了。


  Hanahan和他的同事發現,當乳腺癌細胞侵入大腦時,它們會形成一種特殊類型的突觸,使其能夠吸收一種叫做谷氨酸鹽的化學物質。后者是大腦中最豐富的神經遞質,也能促進腫瘤的生長。


  德國法蘭克福大學研究腦癌的Lisa Sevenich說,這3項研究都強調了癌細胞的韌性。她說,對于癌細胞來說,大腦是一個極其惡劣的環境。“但不知何故,腫瘤細胞最終成功采用并利用了那里的機制。”


  研究人員希望這些發現能帶來治療癌癥的新方法。在最新的兩項研究中,Winkler和Monje的團隊描述的實驗表明一種癲癇藥物可以減緩小鼠膠質瘤的擴散。科學家還沒有確定這種療法是否對人體有效,但他們希望阻斷腫瘤細胞和神經元之間的聯系可以阻止癌細胞生長。


  Sevenich說,研制這種治療方法的訣竅是,在不破壞腦細胞之間正常連接的情況下,瞄準任何神經元—癌細胞混合體。“說實話,我認為這將是非常困難的。”她說,“如果這些細胞接管了大腦中已經存在的某些回路,就很難做出選擇。但我的手指是交叉的。”


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