《自然》:癌细胞竟会伪装成神经细胞,促进恶性生长
2019-09-19 07:40

《自然》:癌细胞竟会伪装成神经细胞,促进恶性生长

本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia),题图来自:视觉中国


今天,顶尖学术期刊《自然》杂志一口气发表了三篇关于癌症的研究,并揭露了一个令人惊讶的事实:很多癌细胞竟然会伪装成神经细胞,并与真正的神经细胞形成一种特殊的突触结构。从这种伪装中,癌细胞可以偷取许多信号分子,反过来促进自己的生长!


▲今日《自然》杂志连发三篇相关论文(图片来源:《自然》官网截图)


这个惊人的发现是怎么做出来的呢?最初,科学家们只是想对大脑肿瘤进行研究——这些肿瘤轻则引起头疼,重则影响认知功能,而且极大威胁到了患者们的生命。然而,我们对大脑肿瘤的生长过程所了解得还不多,更别提如何有效让脑肿瘤停止生长了。


在过去,科学家们发现,许多大脑肿瘤的生长,看起来和周围的神经元活性有关。这种神秘的现象也促进他们做更多的探索。在其中的一项研究里,科学家们将人类的神经胶质瘤细胞注射到了小鼠的脑子里。电子显微镜下,这些胶质瘤细胞形成了明显的突触结构,周边还能观察到不少装有神经递质的小囊泡。另一项研究,也同样观察到了胶质瘤细胞与神经细胞之间形成的突触结构。


这两支团队也揭示了背后的分子机制:原来在一些胶质瘤细胞中,和突触形成有关的基因得到了激活,这和正常的神经细胞非常类似。


▲癌细胞会和神经细胞形成突触结构,促进自己生长(图片来源:参考资料[1])


更可怕的是,在这些由癌细胞混搭组成的突触里,神经细胞分泌的神经递质会被癌细胞所吸收,让它们细胞内的钙离子浓度出现瞬间的升高,并引起一系列反应,最终促进癌细胞的转移。这个现象也通过其他实验得到了重复验证。换句话说,通过伪装成神经细胞,并形成突触,一些癌细胞可以得到“生长”的指令,变得更具侵袭性。


科学家们也观察到了一个细思恐极的现象,与神经细胞形成突触,并不是神经胶质瘤所特有的邪恶能力。第三支团队发现,转移到脑子里的乳腺癌细胞,竟然也会形成类似的突触结构!同样,这种结构最终会升高乳腺癌细胞里的钙离子浓度,促进癌细胞的生长和转移。


▲乳腺癌细胞(蓝色)会与分泌神经递质的神经元(红色)形成突触结构(图片来源:W. Jiao and Q. Zeng, EPFL)


不过,发现了脑肿瘤的伪装与生长的策略,也就找到了消灭它们的潜在办法。在前两项研究里,科学家们发现神经胶质瘤细胞需要通过AMPA受体来接受神经递质。而且,癌细胞的AMPA受体,与神经细胞的正常AMPA受体,在结构上有着明显不同。所以,我们可以设计药物针对前者,来起到治疗的作用。


这个设想也随后得到了验证:通过药物或是通过基因改造,研究人员们抑制了AMPA受体的活性,并发现小鼠果然能活得更久。这也为人类的神经胶质瘤提供了一个潜在的治疗靶点。


而对于转移到大脑里的乳腺癌细胞来说,它们需要的是另一种叫做NMDA的受体,其中一种叫做GluN2B的蛋白是突触形成的关键。同样,如果降低GluN2B的表达,脑部的转移肿瘤体积就会更小,动物也能活得更久。

▲今日《自然》杂志也对这三项研究做了专文评述(图片来源:参考资料[1])


《自然》杂志对这三项研究有着很高的评价,并特地做了专文进行评述。评述中,作者指出这些研究结果表明“脑肿瘤会和神经细胞形成突触连接”。利用与正常突触类似的运作机理,钙离子浓度的上升会“促进肿瘤的增殖,让癌症变得具有致命性”。这些引人入胜的研究结果,有望让相关的受体成为潜在的药物靶点,缓解脑肿瘤的进展。


参考资料:

[1] Andres Barria, (2019), Dangerous liaisons as tumourcells form synapses with neurons, Nature, DOI:  10.1038/d41586-019-02746-7

[2] Venkatesh et al., (2019), Electrical and synapticintegration of glioma into neural circuits, Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1563-y

[3] Venkataramani et al., (2019), Glutamatergic synapticinput to glioma cells drives brain tumour progression, Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1564-x

[4] Zeng et al., (2019), Synaptic proximity enables NMDARsignalling to promote brain metastasis, Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1576-6


本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia),题图来自:视觉中国

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