Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 155: раковые клетки могут «взламывать» нейроны

24 сентября 2019

Сразу три исследования, опубликованные в Nature, описывают способность раковых клеток «подключаться» к сложным сетям нейронов головного мозга и в буквальном смысле питаться от них. Ученые обнаружили, что данное свойство присуще не только клеткам злокачественной глиомы (опухоли мозга), но наблюдается и при некоторых видах рака молочной железы, когда клетки метастазируют в мозг. Открытие такого механизма дает ключ к пониманию таинственного поведения некоторых опухолей и к разработке новых методов их лечения.

Computer simulated pyramidal neurons. Credit: Dr Hermann Cuntz & Prof. Michael Häusser, UCL. CC BY-NC

Фрэнк Винклер, невролог из Гейдельбергского университета в Германии, столкнулся с необычным явлением в 2014 году, изучая связи клеточных сетей при некоторых опухолях головного мозга. Он и его команда обнаружили синапсы – структуры, которые нейроны используют для общения друг с другом – в опухолях. Исследователи с трудом могли поверить в обнаруженный феномен – настолько это было невероятно.

Поначалу они предположили, что синапсы в опухоли на самом деле оказались случайным явлением. Но, как сообщают Винклер и его коллеги в своем последнем исследовании, они обнаружили глутаматергические синапсы (с нейромедиатором глутаматом) в образцах глиомы, выращенных в культуре, клетках человеческой глиомы, трансплантированных мышам, а также в образцах глиомы, взятых у десяти пациентов.

Пока команда Винклера изучала синапсы глиомы у взрослых, Мишель Монье (Michelle Monje), детский нейроонколог из Стэнфордского университета в Калифорнии, и ее коллеги независимо обнаружили синапсы между нейронами и опухолевыми клетками в образцах глиомы у детей. Параллельные исследования, проведенные командами Монье и Винклера, показали, что синапсы в опухоли помогают раковым клеткам процветать.

Глиомы трудно поддаются лечению: вместо того, чтобы образовать плотную компактную массу, они, как правило, проникают в мозг, затрудняя их удаление. По словам Монье, даже если глиома проникает в большую часть мозга, пациенты обычно проявляют мало симптомов, так как опухоль, по-видимому, не разрушает структуры до критичного уровня. И теперь становится понятно, почему: раковые клетки способны интегрироваться в нейронную сеть мозга.

Феномен не ограничивается опухолями головного мозга. В третьей статье, опубликованной 18 сентября, Дуглас Ханахан, ученый-онколог из Швейцарского института экспериментальных исследований рака в Лозанне, и его команда описывают опухолевые клетки молочной железы, которые ведут себя подобно нейронам. Известно, что клетки особого типа рака молочной железы, тройного негативного, метастазируют в мозг, и, будучи там, очень трудно поддаются лечению.

Исследуя экспрессию генов в опухолевых клетках, ученые обнаружили, что клетки смертельного рака молочной железы, метастазируя в мозг, включают гены, участвующие в передаче сигналов между нейронами. Выяснилось, что клетки первичной опухоли активируют рецептор NMDA, но при этом выделяют недостаточное количество глутамата. Из-за этого клетки мозга вместо запуска синаптических процессов образуют связи с раковыми клетками, от которых пришел сигнал. Это способствует распространению метастазов в мозг.

«Все три исследования подчеркивают устойчивость раковых клеток», – говорит Лиза Севенич, исследующая онкологические заболевания мозга во Франкфуртском университете в Германии. «Мозг – чрезвычайно враждебная среда для раковых клеток, но каким-то образом опухолевым клеткам удается по-настоящему там освоиться и даже подстроить под себя сложную машинерию мозга».

Ученые надеются, что результаты их исследований помогут разработать новые способы лечения рака. В своих последних работах команды Винклера и Монье описывают эксперименты, демонстрирующие, что препарат от эпилепсии замедляет распространение глиом у мышей. Пока непонятно, будет ли такая терапия эффективна для людей, но есть предположения, что нарушив связи между опухолевыми клетками и нейронами, можно помешать развитию рака.

Главная сложность в разработке методов лечения заключается в том, чтобы суметь разрушить любые взаимодействия нейронов и раковых клеток без нарушения нормальных связей между клетками мозга. Ученые понимают всю сложность такой задачи, но не собираются опускать руки.

Текст: Диана Галимова

По материалам Nature News