癌细胞能够 “劫持” 大脑神经

来源: 中国科学报 / 作者: 2019-09-27
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根据 3 项新研究,肿瘤细胞可以插入大脑复杂的神经元网络,并取而代之。这种邪恶的能力可以解释某些肿瘤的神秘行为,并带来治疗癌症的新方法。

日前发表在《自然》杂志上的这些研究成果,描述了在脑癌(称为神经胶质瘤)以及一些扩散到大脑的乳腺癌中发现的这种惊人能力。其中一项研究的主要作者、美国加州斯坦福大学儿科神经肿瘤学家 Michelle Monje 表示,这些发现支持了医生和科学家的一个越来越多的共识,即神经系统在癌症的发展中扮演了一个重要角色。

即便如此,发现行为像神经元的癌细胞还是令人惊讶。“这令人感到不安。”Monje 说,“我们认为癌症不会形成像大脑那样的电活性组织。”

2014 年,德国海德堡大学神经学家、《自然》杂志另一项研究的主要作者 Frank Winkler 在研究某些脑肿瘤细胞建立的通信网络时偶然发现了这种现象。他和他的团队在肿瘤中发现了突触,这是神经元用来相互沟通的结构。这是 “疯狂的东西”。Winkler 说,“我们的第一反应是,这简直令人难以置信。”

研究人员假设肿瘤突触是随机出现的。但是,正如 Winkler 和他的同事在最新研究中报告的那样,他们从培养的神经胶质瘤癌细胞样本、移植到老鼠身上的人类胶质瘤肿瘤,以及从 10 个人身上提取的胶质瘤样本中均发现了突触。

在 Winkler 的团队研究成人胶质瘤突触的同时,Monje 和她的同事在儿童胶质瘤中独立发现了神经细胞和细胞之间的突触。Monje 和 Winkler 的团队进行的独立但平行的研究表明,肿瘤突触有助于癌细胞的生长。研究小组在最近的两项研究中独立报告了这一发现。

Monje 的发现解释了她在病人身上看到的神经胶质瘤的一些令人困惑的特征。众所周知,此类肿瘤是很难治疗的——它们不是形成一个硬的、紧凑的肿块,而是倾向于在大脑中 “织网”,使其难以切除。Monje 说,如果胶质瘤浸润了大脑的一部分区域,患者通常不会表现出什么症状,因为肿瘤似乎不会破坏大脑的许多回路。“这是有道理的,因为肿瘤依赖于它们的功能。”

瑞士洛桑大学路德维希癌症研究所癌症生物学家 Johanna Joyce 表示:“如果这一结论在更多癌症中得到广泛应用,那么为什么治疗脑癌如此具有挑战性也就不足为奇了。” 她说,肿瘤细胞本质上被整合到大脑的神经网络中。“这是发人深省的。”

这种现象并不仅限于脑瘤。在 9 月 18 日发表的第三篇论文中,瑞士洛桑实验癌症研究所癌症科学家 Douglas Hanahan 及其团队,描述了在大脑中起神经元作用的乳腺癌细胞。科学家在研究肿瘤基因表达数据时发现了这种能力。被称为三阴性肿瘤的致命乳腺癌会激活与神经元之间信号传递有关的基因。众所周知,这些乳腺癌细胞会扩散到大脑,一旦到达大脑,就很难治疗了。

Hanahan 和他的同事发现,当乳腺癌细胞侵入大脑时,它们会形成一种特殊类型的突触,使其能够吸收一种叫做谷氨酸盐的化学物质。后者是大脑中最丰富的神经递质,也能促进肿瘤的生长。

德国法兰克福大学研究脑癌的 Lisa Sevenich 说,这 3 项研究都强调了癌细胞的韧性。她说,对于癌细胞来说,大脑是一个极其恶劣的环境。“但不知何故,肿瘤细胞最终成功采用并利用了那里的机制。”

研究人员希望这些发现能带来治疗癌症的新方法。在最新的两项研究中,Winkler 和 Monje 的团队描述的实验表明一种癫痫药物可以减缓小鼠胶质瘤的扩散。科学家还没有确定这种疗法是否对人体有效,但他们希望阻断肿瘤细胞和神经元之间的联系可以阻止癌细胞生长。

Sevenich 说,研制这种治疗方法的诀窍是,在不破坏脑细胞之间正常连接的情况下,瞄准任何神经元—癌细胞混合体。“说实话,我认为这将是非常困难的。” 她说,“如果这些细胞接管了大脑中已经存在的某些回路,就很难做出选择。但我的手指是交叉的。”(赵熙熙)

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1564-x(2019)

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1563-y (2019)

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1576-6(2019)

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