Vėžio ląstelės užgrobia normalius biologinius procesus, kad leistų joms daugintis. Pavyzdžiui, navikai skatina naujų kraujagyslių susidarymą, patys susikuria „greitai“ maistinėms medžiagoms tiekti. Prieš kelis dešimtmečius mokslininkai žinojo, kad vėžys gali prasiskverbti į kraujagysles, tačiau tik prieš kelerius metus Stanfordo universiteto medicinos mokyklos mokslininkai ir jų kolegos išsiaiškino, kad augliai ne tik naudojasi „greitkelio“ sistema, kurią jie sukūrė kūno, bet kad jie taip pat gali įsiskverbti į jį ir naudoti jo „telekomunikacijų sistemą“ signalams siųsti. Jie taip pat gali prasiskverbti į jį ir naudoti jos „telekomunikacijų sistemą“ signalams perduoti.
Fiziologine prasme navikai ne tik augina kraujagysles, bet ir įsijungia į nervų sistemą. Kai kurie smegenų vėžys sudaro veiksmingus elektrinius ryšius su netoliese esančiais nervais ir tada naudoja tų nervų elektrinius signalus savo tikslams.
Naujame tyrime Stanfordo universiteto ir kitų tyrimų institucijų mokslininkai tam tikri smegenų augliai netgi gali užgrobti biologinius smegenų plastiškumo mechanizmus, kad paskatintų jų pačių augimą. Šis atradimas atveria naują medicinos sritį, vadinamą vėžio neuromokslu. Tai suteikia naujų galimybių kovoti su kai kuriomis mirtingiausiomis vėžio formomis, įskaitant smegenų auglius, kurie beveik visada yra mirtini. Juos suintrigavo JAV maisto ir vaistų administracijos (FDA) patvirtintų vaistų, skirtų gydyti kitus neurologinius sutrikimus, pavyzdžiui, epilepsiją, vėžio gydymo potencialas. Įrodyta, kad keli tokie vaistai trukdo nerviniams signalams, skatinantiems tam tikrų vėžio formų susidarymą. Išvados buvo paskelbtos internete 2023 m. lapkričio 1 d., žurnale Nature, pavadinimu „Gliomos sinapsės įdarbina prisitaikančio plastiškumo mechanizmus.
Dr. Michelle Monje, atitinkama straipsnio autorė ir neurologijos ir neurologijos profesorė Stanfordo universitete, sakė: „Nuo tada, kai 2015 m. pirmą kartą paskelbėme, kad neuronų veikla iš tikrųjų skatina vėžio augimą, įvyko labai jaudinantis šių sąveikų tyrimų sprogimas. įvairių smegenų auglių tipų, tai akivaizdžiai svarbi sąveikų, kurios yra labai svarbios naviko biologijai, rinkinys, kurį anksčiau nepastebėjome.
Paslėpti navikų talentai
Kodėl mokslininkai taip ilgai neatrado vėžio gebėjimo įsiveržti į nervų sistemą? Dėmesys piktybinių ir sveikų naviko ląstelių skirtumams gali pasiūlyti paaiškinimą.
Dr. Kathryn Taylor, pirmoji šio straipsnio autorė ir Stanfordo universiteto neurologijos ir neurologijos mokslų daktarė, sakė: „Žmonės linkę manyti, kad vėžys yra labiau infekcinė liga, liga, kuri vyksta, bet neturi nieko bendra su mūsų kūnu. Tačiau iš tikrųjų, ypač vaikystėje, tai yra vystymosi liga.
Monje ir jo tyrimų grupė nustatė, kad kai kurių rimčiausių vaikystės navikų priežastis yra nedideli vystymosi trūkumai. Taip yra su ypač bauginančiu smegenų vėžio tipu – difuzine vidine pontine glioma (DIPG), aukšto laipsnio glioma, kuri atsiranda smegenų kamiene, kuris kontroliuoja gyvybines kūno funkcijas, tokias kaip kvėpavimas ir širdies plakimas. Jis yra susipynęs su sveikomis ląstelėmis, o tai reiškia, kad jo negalima pašalinti chirurginiu būdu. žmonių, sergančių DIPG, penkerių metų išgyvenamumas siekia vos 1 proc.
2011 m. Monje atrado, kad DIPG yra kilęs iš sveikų smegenų ląstelių, vadinamų oligodendrocitų pirmtakų ląstelėmis (OPC), grupės. Paprastai OPC ląstelės išsivysto į smegenų ląsteles, kurios gamina izoliuojantį mieliną – medžiagą, kuri apgaubia nervus ir pagreitina elektrinių signalų perdavimą. Ši „neuronų priežiūros“ užduotis reikalauja, kad šios sveikos smegenų ląstelės palaikytų glaudų ryšį su kaimyniniais neuronais, gautų ir reaguotų į jų elektrinius ir cheminius signalus.
Monje komanda įrodė, kad DIPG vėžio ląstelės reaguoja į tuos pačius signalus, bet naudoja juos piktybinių navikų augimui skatinti. „Šis vėžys difuziškai ir plačiai įsiskverbia į nervų sistemą, nes jis jam naudingas“, – sako Monje. Jis bus integruotas į neuroninę grandinę."
Įjungtas į smegenis
2019 m. Monje komanda paskelbė novatorišką tyrimą, rodantį, kad DIPG ir panašūs vėžiai sudaro darbo sinapses su neuronais. Sinapsės yra mažos nervų sistemos dalys, leidžiančios elektriniams signalams praeiti pro tarpus tarp ląstelių. Šis tyrimas parodė, kad naudojant šias jungtis ir kitas elektrinio signalizavimo priemones, maždaug pusė gliomos ląstelių tam tikrame navike turi tam tikrą elektrinį atsaką į sveikų neuronų signalus.
Kaimyninės smegenų ląstelės taip pat signalizuoja viena kitai per baltymus, kurie kerta ląstelių tarpus ir sukelia sudėtingas tarpląstelines reakcijas. Šie atsakai apima molekulinius signalus, kuriais grindžiamas neuroplastiškumas, reikalingas mokymuisi ir atminčiai. (Smegenys fiziškai keičiasi, kai mokomės; šie signalai yra šio pokyčio dalis).
Nervų veiklos reguliuojamas BDNF skatina gliomos progresavimą. Vaizdas iš „Nature“, 2023 m., doi: 10.1038/s41586-023-06678-1.
Šis naujas tyrimas tiria navikų atsaką į smegenų kilmės neurotrofinį faktorių (BDNF), baltymą, kuris padeda pasiekti smegenų plastiškumą. Su BDNF smegenys gali sustiprinti sinaptinius ryšius tarp ląstelių, sustiprindamos neuronines grandines, kurias sukuriame mokymosi proceso metu.
Šie autoriai nustatė, kad gliomos naudoja BDNF taip pat, kaip ir sveikos smegenų ląstelės: BDNF keliauja iš neuronų į naviko ląsteles, sukeldamas grandininę reakciją naviko viduje, kuri galiausiai padeda formuoti daugiau ir stipresnių sinapsių.
Pagrindiniame Tayloro vadovaujamo BDNF tyrimo eksperimente buvo įrodyta, kad kai BDNF suaktyvinti ląstelių mechanizmai buvo aktyvesni, naviko ląstelės reagavo stipresnėmis srovėmis, o tai savo ruožtu skatino jų augimą. Kitaip tariant, vėžys naudoja smegenų mokymosi mechanizmus augti.
Taylor sako: "Mes peržiūrėjome elektrofiziologinius įrašus ir pamatėme šį augimą... Niekada to nepamiršiu. Tai buvo neįtikėtina. Nuostabu šiame atradime yra tai, kad šios naviko ląstelės ne tik užmezga ryšius, bet ir dinamiškai reaguoja į sveikų smegenų ląstelių įvestis, auglio ląstelės ne tik integravosi į neuroninį tinklą, bet ir padidino savo ryšius su juo.
Ankstesni Monje komandos tyrimai parodė, kad kitą neuroplastiškumo mechanizmą skatina signalinė molekulė, vadinama neuroliginu 3, kuri veikia nepriklausomai nuo BDNF ir taip pat padidina neuronų-gliomos sinapses.
Taylor pripažįsta, kad nerimą kelia tai, kad augliai augdami naudoja smegenų veiklą. Ji sako: "Tas pats smegenų elektrinis aktyvumas, kuris padeda mums mąstyti, judėti, jausti, liesti ir matyti. Vėžys naudoja tą elektrinį aktyvumą augti, įsiveržti ir net įvykti."
Tikiuosi išgydyti
Tačiau suprasti šias nerimą keliančias sąveikas tarp navikų ir sveikos nervų sistemos atsiranda naujų vėžio gydymo galimybių. Šiame naujame tyrime Taylor, Monje ir jų tyrėjų komanda nustatė, kad vaistai, nukreipti į BDNF receptorius (kurie buvo sukurti kitoms vėžio formoms, turintiems šio receptoriaus mutacijų), buvo stebėtinai veiksmingi sulėtindami DIPG ir kitų gliomų augimą, kurie paprastai daro įtaką. neturi genetinių šio receptoriaus pakitimų.
Kiti vaistai, įskaitant tam tikrus skausmą malšinančius vaistus, vaistus nuo traukulių ir antihipertenzinius vaistus, taip pat turi priešvėžinį potencialą. Išsamus supratimas apie tai, kaip augliai naudoja nervinius signalus augdami, suteikia didžiulį postūmį vėžio gydymo tyrimams, nes mokslininkai gali prilyginti FDA patvirtintoje neuroaktyvių vaistų „vaistų kabinete“ esančius vaistus su naujomis žiniomis apie vėžio veikimą.
Norint sustabdyti rimčiausias gliomas, įskaitant DIPG, reikia derinti vėžio neurologijos ir kitų onkologijos specialybių strategijas, sakė Monje. Galbūt gydytojai galėtų pradėti nuo neurologinio gydymo vaistais, kuris sulėtina naviko augimą, o tada taikyti imunoterapiją --, pvz., specialiai sukurtą CAR-T ląstelių imunoterapiją, kurią jos komanda taip pat tiria, kad gydytų DIPG su CAR-T ląstelėmis {{3} } kaip antroji puolimo linija. ši strategija gali suteikti imunoterapijai pakankamai pranašumo, kad ji galėtų sunaikinti greitai augančius navikus.
Monje komanda taip pat planuoja sužinoti daugiau apie tai, kaip elektros srovės skatina naviko augimą. Ji sako: „Kai mes atrandame šių įtampą jautrinančių mechanizmų detales, tai atvers visiškai naują galimų terapinių taikinių sritį.
Vėžio neuromokslai taip pat siūlo užuominų apie tai, kaip gydyti navikus už smegenų ribų. Nervai dažnai siunčia signalus į kamienines ląsteles, kurios padeda reguliuoti sveikų organų vystymąsi ir atstatymą, sako Monje ir priduria: „Nervų sistema atlieka itin svarbų vaidmenį sergant vėžiu, tokiu kaip kasos, prostatos, krūties, gaubtinės žarnos, skrandžio, odos ir galvos vėžys. ir kaklo vėžys – ir sąrašas ilgas. Monje pridūrė, kad taip pat yra įrodymų, kad augliai, kurie prasideda už nervų sistemos ribų, gali užgrobti normalius nervinius signalus, kai jie įsiveržia į smegenis.
Ateities perspektyvos
Pradėti studijuoti DIPG Monje buvo įkvėptas daugiau nei prieš 20 metų, kai ligos biologija buvo visiškai nežinoma. Senesni metodai bandant gydyti šį mirtiną auglį baigė savo misiją, sako ji.
Tai jungiamasis navikas; tai sujungia visą nervų sistemą", – sako ji. Turime ją nutraukti. Šiandien apie ligą žinome pakankamai, kad turėtume daug tikrai pagrįstų kovos su ja būdų."
