Celulele canceroase deturnează procesele biologice normale pentru a le permite să prolifereze. De exemplu, tumorile stimulează crearea de noi vase de sânge, construindu-se „autostrăzi” pentru a furniza nutrienți. Cu zeci de ani în urmă, oamenii de știință știau că cancerul se poate infiltra în vasele de sânge, dar în urmă cu doar câțiva ani oamenii de știință de la Școala de Medicină a Universității Stanford și colegii lor au descoperit că tumorile nu numai că profită de sistemul de „autostrăzi” pe care l-au construit în corp, dar că se pot infiltra în el și pot folosi „sistemul său de telecomunicații” pentru a trimite semnale. De asemenea, pot pătrunde în el și pot folosi „sistemul său de telecomunicații” pentru a transmite semnale.
În termeni fiziologici, tumorile nu numai că cresc vasele de sânge, ci și ele se conectează la sistemul nervos. Unele cancere ale creierului formează conexiuni electrice eficiente cu nervii din apropiere și apoi folosesc semnalele electrice de la acești nervi în propriile lor scopuri.
Într-un nou studiu, cercetătorii de la Universitatea Stanford și alte instituții de cercetare, anumite tumori cerebrale pot chiar deturna mecanismele biologice ale plasticității creierului pentru a-și conduce propria creștere. Descoperirea deschide un nou domeniu al medicinei numit neuroștiința cancerului. Oferă noi oportunități de a viza unele dintre cele mai mortale tipuri de cancer, inclusiv tumorile cerebrale, care sunt aproape întotdeauna fatale. Au fost intrigați de potențialul terapeutic pentru cancer al medicamentelor aprobate de Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente (FDA) pentru tratamentul altor tulburări neurologice, cum ar fi epilepsia. S-a demonstrat că mai multe astfel de medicamente interferează cu semnalele neuronale care promovează producerea anumitor tipuri de cancer. Descoperirile au fost publicate online la 1 noiembrie 2023, în Nature sub titlul „Glioma synapses recruit mechanisms of adaptive plasticity.
Dr. Michelle Monje, autor corespondent al lucrării și profesor de neurologie și neuroștiință la Universitatea Stanford, a declarat: „A existat o explozie foarte interesantă de cercetare asupra acestor interacțiuni de când am publicat prima dată în 2015 că activitatea neuronală determină de fapt creșterea cancerului într-un varietate de tipuri de tumori cerebrale Acesta este în mod clar un set important de interacțiuni care sunt esențiale pentru biologia tumorii pe care le-am trecut cu vederea anterior.
Talentele ascunse ale tumorilor
De ce oamenii de știință au trecut atât de mult fără să descopere capacitatea cancerului de a invada sistemul nervos? O concentrare pe diferențele dintre celulele tumorale maligne și cele sănătoase poate oferi o explicație.
Dr. Kathryn Taylor, primul autor al lucrării și un post-doctorat în neurologie și neuroștiințe la Universitatea Stanford, a spus: „Oamenii tind să se gândească la cancer ca fiind mai degrabă o boală infecțioasă, o boală care se întâmplă, dar nu are nimic de-a face cu corpul nostru. Cu toate acestea, în realitate, în special în tumorile din copilărie, este o boală de dezvoltare”.
Monje și echipa sa de cercetare au descoperit că mici lacune în dezvoltare stau la baza unora dintre cele mai grave tumori din copilărie. Acesta este cazul unui tip deosebit de înfricoșător de cancer cerebral - gliom pontin intrinsec difuz (DIPG), un gliom de grad înalt care apare în trunchiul cerebral, care controlează funcțiile vitale ale corpului, cum ar fi respirația și bătăile inimii. Este încurcat cu celule sănătoase, ceea ce înseamnă că nu poate fi îndepărtat chirurgical. rata de supraviețuire de cinci ani pentru persoanele cu DIPG este de doar 1 la sută.
În 2011, Monje a descoperit că DIPG provine dintr-un grup de celule cerebrale sănătoase numite celule precursoare de oligodendrocite (OPC). În mod normal, celulele OPC se dezvoltă în celule cerebrale care produc mielină izolatoare, o substanță care înfășoară nervii și accelerează transmiterea semnalelor electrice. Această sarcină de „întreținere neuronală” necesită ca aceste celule cerebrale sănătoase să rămână în strânsă comunicare cu neuronii vecini, primind și răspunzând la semnalele lor electrice și chimice.
Echipa lui Monje a demonstrat că celulele canceroase DIPG răspund la aceleași semnale, dar le folosesc pentru a alimenta creșterea tumorilor maligne. „Acest cancer invadează sistemul nervos în mod difuz și extins, deoarece este avantajos pentru el”, spune Monje. Se va integra în circuitele neuronale.”
Conectat în creier
În 2019, echipa lui Monje a publicat un studiu revoluționar care arată că DIPG și cancerele similare formează sinapse de lucru cu neuronii. Sinapsele sunt părți mici ale sistemului nervos care permit semnalelor electrice să treacă prin golurile dintre celule. Studiul respectiv a arătat că, prin aceste conexiuni și alte mijloace de semnalizare electrică, aproximativ jumătate din celulele gliomului dintr-o anumită tumoare au un anumit tip de răspuns electric la semnalele de la neuronii sănătoși.
Celulele cerebrale învecinate se semnalează, de asemenea, reciproc prin intermediul proteinelor care traversează golurile dintre celule și declanșează răspunsuri intracelulare complexe. Aceste răspunsuri includ semnale moleculare care stau la baza neuroplasticității necesare pentru învățare și memorie. (Creierul se schimbă fizic atunci când învățăm; aceste semnale fac parte din această schimbare).
BDNF reglat de activitatea neuronală promovează progresia gliomului. Imagine din Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06678-1.
Acest nou studiu explorează răspunsul tumorilor la factorul neurotrofic derivat din creier (BDNF), o proteină care ajută la obținerea plasticității creierului. Cu BDNF, creierul este capabil să întărească conexiunile sinaptice dintre celule, consolidând circuitele neuronale pe care le construim în timpul procesului de învățare.
Acești autori au descoperit că glioamele folosesc BDNF în același mod în care o fac celulele creierului sănătos: BDNF se deplasează de la neuroni la celulele tumorale, declanșând o reacție în lanț în interiorul tumorii care, în cele din urmă, o ajută să formeze sinapse mai multe și mai puternice.
Într-un experiment cheie în studiul BDNF condus de Taylor, s-a arătat că atunci când mecanismele celulare declanșate de BDNF au fost activate mai puternic, celulele tumorale au răspuns cu curenți mai puternici, care, la rândul lor, au promovat creșterea lor. Cu alte cuvinte, cancerul folosește mecanismele de învățare ale creierului pentru a crește.
Taylor spune: „Ne-am uitat la înregistrările electrofiziologice și am văzut această creștere... Nu o voi uita niciodată. A fost incredibil. Ce este uimitor la această descoperire este că aceste celule tumorale nu numai că fac conexiuni, ci și răspund dinamic la aportul de la celulele creierului sănătos. Celulele tumorale nu numai că s-au integrat în rețeaua neuronală, dar și-au crescut conexiunile cu aceasta.
Cercetările anterioare ale echipei lui Monje au arătat că un alt mecanism de neuroplasticitate este condus de o moleculă de semnalizare numită neuroligin 3, care acționează independent de BDNF și, de asemenea, crește sinapsele neuron-gliom.
Taylor recunoaște că este îngrijorător faptul că tumorile folosesc activitatea creierului pentru a crește. Ea spune: „Aceeași activitate electrică a creierului care ne ajută să gândim, să ne mișcăm, să simțim, să atingem și să vedem. Racul folosește acea activitate electrică pentru a crește, invada și chiar se întâmplă”.
Spera intr-o vindecare
Dar înțelegerea acestor interacțiuni tulburătoare dintre tumori și sistemul nervos sănătos oferă noi opțiuni pentru tratamentul cancerului. În acest nou studiu, Taylor, Monje și echipa lor de cercetători au descoperit că medicamentele care vizează receptorul BDNF (care au fost dezvoltate pentru alte tipuri de cancer cu mutații ale acestui receptor) au fost surprinzător de eficiente în încetinirea creșterii DIPG și a altor glioame, care de obicei nu fac. nu prezintă modificări genetice la acest receptor.
Alte medicamente, inclusiv anumite analgezice, medicamente anti-convulsii și medicamente antihipertensive, au, de asemenea, potențial împotriva cancerului. O înțelegere detaliată a modului în care tumorile folosesc semnalele nervoase pentru a crește oferă un impuls uriaș cercetării privind tratamentul cancerului, deoarece oamenii de știință pot potrivi medicamentele din „cabinetul de medicamente” aprobat de FDA cu medicamentele neuroactive cu noile lor cunoștințe despre cum funcționează cancerul.
Oprirea celor mai grave gliom, inclusiv DIPG, necesită combinarea strategiilor din neuroștiința cancerului și alte specialități oncologice, a spus Monje. Poate că medicii ar putea începe cu un tratament medicamentos neurologic care încetinește creșterea tumorii și apoi să folosească imunoterapia --, cum ar fi imunoterapia special concepută cu celule CAR-T, pe care echipa ei o investighează și pentru a trata DIPG cu celule CAR-T {{3} } ca a doua linie de atac. această strategie ar putea oferi imunoterapiei un avans suficient pentru a-i permite să distrugă tumorile cu creștere rapidă.
Echipa lui Monje intenționează, de asemenea, să afle mai multe despre modul în care curenții electrici provoacă creșterea tumorii. Ea spune: „Pe măsură ce descoperim detaliile acestor mecanisme de sensibilizare la tensiune, acest lucru va deschide un domeniu complet nou de potențiale ținte terapeutice”.
Neuroștiința cancerului oferă, de asemenea, indicii despre cum să tratezi tumorile din afara creierului. Nervii trimit adesea semnale către celulele stem care ajută la reglarea dezvoltării și reparării organelor sănătoase, spune Monje, adăugând: „Sistemul nervos joacă un rol extrem de important în cancerele de pancreas, prostată, sân, colon, stomac, piele și cap. și cancere de gât - iar lista este lungă". Monje a adăugat că există, de asemenea, dovezi că tumorile care încep în afara sistemului nervos pot deturna semnalele nervoase normale odată ce invadează creierul.
Perspective de viitor
Monje a fost inspirat să înceapă să studieze DIPG cu mai bine de 20 de ani în urmă, când biologia bolii era complet necunoscută. Metodele mai vechi de a încerca să trateze această tumoare mortală și-au încheiat misiunea, spune ea.
Este o tumoră conjunctivă; conectează întregul sistem nervos", spune ea. Trebuie să o întrerupem. Știm destule despre boală astăzi pentru a avea o mulțime de modalități cu adevărat rezonabile de a o combate.
