邪恶的能力：肿瘤细胞或通过劫持大脑神经回路促进自身生长
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原文作者：Heidi Ledford
一项惊人发现或为治疗侵袭性肿瘤开辟新方向。
近期的三项研究表明，肿瘤细胞可以插入大脑复杂的神经元网络，甚至从中汲取营养。这种“邪恶的能力”或能够解释某些肿瘤种种神秘的生物学行为，并为治疗肿瘤指明新方向。
神经元（蓝色）在部分肿瘤细胞侵入大脑的过程中发挥着惊人作用。| 图片来源：Daniel Schroen/Cell Applications INC/Science Photo Library
《自然》9月18日发表的三篇研究[1,2,3]在脑胶质瘤及部分乳腺癌颅内转移瘤中发现了肿瘤细胞的这种惊人能力。斯坦福大学的儿童神经肿瘤学家、其中一项研究[1]的通讯作者Michelle Monje表示，这一发现促使临床医生和科研人员认识到神经系统在肿瘤进展中的重要作用。
即便如此，发现肿瘤细胞的生物学行为与神经元细胞类似仍出乎所有人意料。“研究结果让人有些不安，”Monje说，“我们从未想过肿瘤会像大脑一样形成具有电活动的组织。”
从大脑中攫取营养
2014年，另一篇《自然》论文[2]的主要作者、德国海德堡大学的神经学家Frank Winkler在研究某些脑肿瘤细胞的相互作用网络时，偶然发现了这一现象。他和他的团队在肿瘤中发现了突触这种神经元用以相互交流的结构。那是“疯狂的发现”，Winkler说，“我们的第一反应是，‘这简直难以置信。’”
当时研究人员认为肿瘤组织中存在突触结构可能只是偶然现象。但正如Winkler和他同事在最新研究中报告的那样，他们在实验室培养的胶质瘤细胞、移植到小鼠体内的人类脑胶质瘤组织及脑胶质瘤患者的肿瘤组织中均发现了突触结构。
在Winkler小组研究成人神经胶质瘤突触结构的同时，Monje和她的同事们也在小儿神经胶质瘤组织中，发现了神经元与肿瘤细胞之间的突触连接。这两项独立平行研究均表明，突触结构有助于肿瘤细胞生长。研究团队分别在各自的论文中报告了研究结果。
Monje团队的发现解释了儿童神经胶质瘤一些令人困惑的特征。众所周知，胶质瘤的治疗非常棘手：肿瘤细胞并未形成坚硬紧凑的团块，而是穿插在大脑正常结构中，因而难以清除。有时候神经胶质瘤浸润了大部分脑组织，患者却鲜有症状，这是因为肿瘤似乎并未破坏许多神经回路，Monje说，“但现在一切都能说得通了，因为肿瘤组织需要依靠神经元网络生存生长。”
“如果这种现象不仅局限于脑胶质瘤，那么治疗实体肿瘤脑转移总是很困难也就没什么可意外的了。”瑞士洛桑大学路德维希癌症研究所的生物学家Johanna Joyce说。肿瘤细胞实质上已融合到大脑的神经网络中了，她说，“这一现象值得深思。”
肿瘤细胞与神经元网络的致命融合
这种现象不仅限于脑肿瘤。在9月18日发表的第三篇论文[3]中，瑞士实验癌症研究所的肿瘤科学家Douglas Hanahan和他的团队描述了在大脑中像神经元一样发挥作用的乳腺癌细胞。研究人员在梳理肿瘤基因表达数据时，发现了这一惊人现象——在致命的三阴乳腺癌中，与神经元间信号传导相关的基因被激活了。这类乳腺癌极易转移至大脑；一旦转移发生，临床医生往往束手无策。
Hanahan和他的同事们发现，当乳腺癌细胞转移到大脑后，它们会形成一种特殊的突触，使其能够吸收谷氨酸——这是大脑中最丰富的神经递质，同时也能促进肿瘤生长。
这三项研究都凸显了肿瘤细胞极强的适应能力，德国法兰克福大学的脑肿瘤科学家Lisa Sevenich说。大脑是极不利于肿瘤细胞生长的环境，她说，“但是肿瘤细胞还是设法进化出了这种新的生存机制。”
研究人员希望这些发现能够为肿瘤治疗提供新思路。Winkler和Monje的团队各自在其研究中都通过实验证明，抗癫痫药物能够减缓小鼠体内神经胶质瘤的扩散速度。科学家们尚不确定这种疗法对人类是否有效，但他们希望切断肿瘤细胞和神经元之间的联系可以阻止肿瘤生长。
Sevenich表示，新治疗方法的难点在于只靶向神经元-肿瘤细胞间的连接而不破坏正常神经突触。“老实说，我认为这非常具有挑战性，”她说，“如果肿瘤细胞已经控制了大脑中部分现有神经回路，想有选择性地切断就很困难了。但我希望我们能够成功。”
参考文献：
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为标题发表在2019年9月18日的《自然》新闻上
© nature
Nature|doi:10.1038/d41586-019-02792-1
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