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原文作者：Heidi Ledford
一項驚人發現或為治療侵襲性腫瘤開闢新方向。
近期的三項研究表明，腫瘤細胞可以插入大腦複雜的神經元網絡，甚至從中汲取營養。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，併為治療腫瘤指明新方向。
神經元（藍色）在部分腫瘤細胞侵入大腦的過程中發揮著驚人作用。| 圖片來源：Daniel Schroen/Cell Applications INC/Science Photo Library
《自然》9月18日發表的三篇研究[1,2,3]在腦膠質瘤及部分乳腺癌顱內轉移瘤中發現了腫瘤細胞的這種驚人能力。斯坦福大學的兒童神經腫瘤學家、其中一項研究[1]的通訊作者Michelle Monje表示，這一發現促使臨床醫生和科研人員認識到神經系統在腫瘤進展中的重要作用。
即便如此，發現腫瘤細胞的生物學行為與神經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
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學家Frank Winkler在研究某些腦腫瘤細胞的相互作用網絡時，偶然發現了這一現象。他和他的團隊在腫瘤中發現了突觸這種神經元用以相互交流的結構。那是“瘋狂的發現”，Winkler說，“我們的第一反應是，‘這簡直難以置信。’”
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，他們在實驗室培養的膠質瘤細胞、移植到小鼠體內的人類腦膠質瘤組織及腦膠質瘤患者的腫瘤組織中均發現了突觸結構。
在Winkler小組研究成人神經膠質瘤突觸結構的同時，Monje和她的同事們也在小兒神經膠質瘤組織中，發現了神經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，突觸結構有助於腫瘤細胞生長。研究團隊分別在各自的論文中報告了研究結果。
Monje團隊的發現解釋了兒童神經膠質瘤一些令人困惑的特徵。眾所周知，膠質瘤的治療非常棘手：腫瘤細胞並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。有時候神經膠質瘤浸潤了大部分腦組織，患者卻鮮有症狀，這是因為腫瘤似乎並未破壞許多神經迴路，Monje說，“但現在一切都能說得通了，因為腫瘤組織需要依靠神經元網絡生存生長。”
“如果這種現象不僅侷限於腦膠質瘤，那麼治療實體腫瘤腦轉移總是很困難也就沒什麼可意外的了。”瑞士洛桑大學路德維希癌症研究所的生物學家Johanna Joyce說。腫瘤細胞實質上已融合到大腦的神經網絡中了，她說，“這一現象值得深思。”
腫瘤細胞與神經元網絡的致命融合
這種現象不僅限於腦腫瘤。在9月18日發表的第三篇論文[3]中，瑞士實驗癌症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元一樣發揮作用的乳腺癌細胞。研究人員在梳理腫瘤基因表達數據時，發現了這一驚人現象——在致命的三陰乳腺癌中，與神經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；一旦轉移發生，臨床醫生往往束手無策。
Hanahan和他的同事們發現，當乳腺癌細胞轉移到大腦後，它們會形成一種特殊的突觸，使其能夠吸收穀氨酸——這是大腦中最豐富的神經遞質，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。大腦是極不利於腫瘤細胞生長的環境，她說，“但是腫瘤細胞還是設法進化出了這種新的生存機制。”
研究人員希望這些發現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神經膠質瘤的擴散速度。科學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元之間的聯繫可以阻止腫瘤生長。
Sevenich表示，新治療方法的難點在於只靶向神經元-腫瘤細胞間的連接而不破壞正常神經突觸。“老實說，我認為這非常具有挑戰性，”她說，“如果腫瘤細胞已經控制了大腦中部分現有神經迴路，想有選擇性地切斷就很困難了。但我希望我們能夠成功。”
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為標題發表在2019年9月18日的《自然》新聞上
© nature
Nature|doi:10.1038/d41586-019-02792-1
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