原文作者：Heidi Ledford
一項驚人發(fā)現(xiàn)或為治療侵襲性腫瘤開辟新方向。
近期的三項研究表明，腫瘤細胞可以插入大腦復雜的神經(jīng)元網(wǎng)絡，甚至從中汲取營養(yǎng)。這種“邪惡的能力”或能夠解釋某些腫瘤種種神秘的生物學行為，并為治療腫瘤指明新方向。
神經(jīng)元（藍色）在部分腫瘤細胞侵入大腦的過程中發(fā)揮著驚人作用。
《自然》9月18日發(fā)表的三篇研究[1,2,3]在腦膠質(zhì)瘤及部分乳腺癌顱內(nèi)轉移瘤中發(fā)現(xiàn)了腫瘤細胞的這種驚人能力。斯坦福大學的兒童神經(jīng)腫瘤學家、其中一項研究[1]的通訊作者Michelle Monje表示，這一發(fā)現(xiàn)促使臨床醫(yī)生和科研人員認識到神經(jīng)系統(tǒng)在腫瘤進展中的重要作用。
即便如此，發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞的生物學行為與神經(jīng)元細胞類似仍出乎所有人意料。“研究結果讓人有些不安，”Monje說，“我們從未想過腫瘤會像大腦一樣形成具有電活動的組織。”
從大腦中攫取營養(yǎng)
2014年，另一篇《自然》論文[2]的主要作者、德國海德堡大學的神經(jīng)學家Frank Winkler在研究某些腦腫瘤細胞的相互作用網(wǎng)絡時，偶然發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。他和他的團隊在腫瘤中發(fā)現(xiàn)了突觸這種神經(jīng)元用以相互交流的結構。那是“瘋狂的發(fā)現(xiàn)”，Winkler說，“我們的第一反應是，'這簡直難以置信?！?/p>
當時研究人員認為腫瘤組織中存在突觸結構可能只是偶然現(xiàn)象。但正如Winkler和他同事在最新研究中報告的那樣，他們在實驗室培養(yǎng)的膠質(zhì)瘤細胞、移植到小鼠體內(nèi)的人類腦膠質(zhì)瘤組織及腦膠質(zhì)瘤患者的腫瘤組織中均發(fā)現(xiàn)了突觸結構。
在Winkler小組研究成人神經(jīng)膠質(zhì)瘤突觸結構的同時，Monje和她的同事們也在小兒神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織中，發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)元與腫瘤細胞之間的突觸連接。這兩項獨立平行研究均表明，突觸結構有助于腫瘤細胞生長。研究團隊分別在各自的論文中報告了研究結果。
Monje團隊的發(fā)現(xiàn)解釋了兒童神經(jīng)膠質(zhì)瘤一些令人困惑的特征。眾所周知，膠質(zhì)瘤的治療非常棘手：腫瘤細胞并未形成堅硬緊湊的團塊，而是穿插在大腦正常結構中，因而難以清除。有時候神經(jīng)膠質(zhì)瘤浸潤了大部分腦組織，患者卻鮮有癥狀，這是因為腫瘤似乎并未破壞許多神經(jīng)回路，Monje說，“但現(xiàn)在一切都能說得通了，因為腫瘤組織需要依靠神經(jīng)元網(wǎng)絡生存生長?！?/p>
“如果這種現(xiàn)象不僅局限于腦膠質(zhì)瘤，那么治療實體腫瘤腦轉移總是很困難也就沒什么可意外的了?！比鹗柯迳４髮W路德維希癌癥研究所的生物學家Johanna Joyce說。腫瘤細胞實質(zhì)上已融合到大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡中了，她說，“這一現(xiàn)象值得深思。”
腫瘤細胞與神經(jīng)元網(wǎng)絡的致命融合
這種現(xiàn)象不僅限于腦腫瘤。在9月18日發(fā)表的第三篇論文[3]中，瑞士實驗癌癥研究所的腫瘤科學家Douglas Hanahan和他的團隊描述了在大腦中像神經(jīng)元一樣發(fā)揮作用的乳腺癌細胞。研究人員在梳理腫瘤基因表達數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)了這一驚人現(xiàn)象——在致命的三陰乳腺癌中，與神經(jīng)元間信號傳導相關的基因被激活了。這類乳腺癌極易轉移至大腦；一旦轉移發(fā)生，臨床醫(yī)生往往束手無策。
Hanahan和他的同事們發(fā)現(xiàn)，當乳腺癌細胞轉移到大腦后，它們會形成一種特殊的突觸，使其能夠吸收谷氨酸——這是大腦中最豐富的神經(jīng)遞質(zhì)，同時也能促進腫瘤生長。
這三項研究都凸顯了腫瘤細胞極強的適應能力，德國法蘭克福大學的腦腫瘤科學家Lisa Sevenich說。大腦是極不利于腫瘤細胞生長的環(huán)境，她說，“但是腫瘤細胞還是設法進化出了這種新的生存機制?！?/p>
研究人員希望這些發(fā)現(xiàn)能夠為腫瘤治療提供新思路。Winkler和Monje的團隊各自在其研究中都通過實驗證明，抗癲癇藥物能夠減緩小鼠體內(nèi)神經(jīng)膠質(zhì)瘤的擴散速度?？茖W家們尚不確定這種療法對人類是否有效，但他們希望切斷腫瘤細胞和神經(jīng)元之間的聯(lián)系可以阻止腫瘤生長。
Sevenich表示，新治療方法的難點在于只靶向神經(jīng)元-腫瘤細胞間的連接而不破壞正常神經(jīng)突觸?！袄蠈嵳f，我認為這非常具有挑戰(zhàn)性，”她說，“如果腫瘤細胞已經(jīng)控制了大腦中部分現(xiàn)有神經(jīng)回路，想有選擇性地切斷就很困難了。但我希望我們能夠成功?！?/p>
參考文獻：
1.Venkataramani, V. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-019-1564-x (2019).
2.Venkatesh, H. S. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-019-1563-y (2019).
3.Zeng, Q. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-019-1576-6 (2019).
原文以Cancer cells have 'unsettling’ ability to hijack the brain’s nerves為標題發(fā)表在2019年9月18日的《自然》新聞上
