Kiekvieną savaitę Harvardo medicinos mokyklos neuro-onkologė Annie Hsieh gydo pacientus, sergančius gliomomis – labiausiai paplitusiu smegenų vėžio tipu, įskaitant mirtiniausią glioblastomą.
Po to, kai Hsieh neurochirurgų kolegos chirurginiu būdu pašalino gliomą, dažnai atrodo, kad nė vienas vėžys nėra paliktas, sako ji. Gali būti taikomas spindulinis ir kitas gydymas. Tačiau gliomos linkusios grįžti ne tik į pradinę vietą, bet ir tolimose smegenų dalyse, o tai kelia grėsmę neurologinei žalai ir kai kuriais atvejais mirtimi.
Tai, kas vyksta smegenyse, skatinant šiuos navikus ten ataugti, nors retai atsiranda kitose kūno vietose, jau dešimtmečius glumino mokslininkus ir pavertė gliomas viena iš sunkiausiai gydomų vėžio formų. Tai klausimas, į kurį gydytojas mokslininkas Hsiehas jau seniai norėjo atsakyti.
Dabar ji ir HMS bendradarbiai užpildė galvosūkį, pateikdami pirmąjį žvilgsnį į smegenų neuronų tipus, kurie jungiasi su gliomomis. Išvados paskelbtos gruodžio 4 d Nacionalinės mokslų akademijos darbai.
Tokių pelių gliomą inervuojančių neuronų tapatybės ir savybių profiliavimas suteikia naujų įžvalgų apie tai, kas skatina vėžio formavimąsi ir plitimą smegenyse ir kaip mokslininkai galėtų sukurti naujas gydymo strategijas, kad jos nebepasikartotų.
„Tai pirmas žingsnis, suteikiantis vaizdinį paaiškinimą, kodėl navikai gali būti visur smegenyse“, – sakė Hsieh, pirmasis tyrimo autorius ir HMS neurologijos instruktorius Mass General. „Dabar galime pamatyti, kur atsiranda prijungti neuronai, ištirti, kaip jie integruojasi su gliomomis, ir ieškoti galimybių nutraukti augimą.”
Tyrimas įveikia ilgalaikę kliūtį vizualizuoti ir analizuoti neuronus, kurie jungiasi su gliomomis, ir parodo būdą, kaip išplėsti navikų ir nervų sistemos sąveikos tyrimą.
Hsieh atliko darbą, kai buvo neurobiologijos mokslininkė Bernardo Sabatini laboratorijoje ir ląstelių biologijos mokslininkė Marcia Haigis laboratorijoje Blavatnik institute HMS. Haigis ir Sabatini yra vyresnieji tyrimo autoriai.
Kaip gliomos įsilaužia į tinklą
Gliomos atsiranda iš glia, ląstelių, kurios atlieka pagrindines neuronų grandinių formavimo ir priežiūros funkcijas. Mokslininkai jau žinojo, kad neuronai sudaro sinapses į gliomos ląsteles, tačiau jie negalėjo pamatyti, kur smegenyse yra kiti tų neuronų galai (ląstelių kūnai). Tai užtemdė neuronų tapatybę.
Hsieh ir komanda sėkmingai atsekė gliomą inervuojančius neuronus iki jų šaltinių, naudodami pasiutligės virusą, sukurtą taip užkrėsti tik specifines dominančias ląsteles ir apšviesti tas ląsteles, kai patenka į vidų. Virusas keliauja iš naviko ląstelės atgal per neuroną, kuris jungiasi. prie jo.
Tyrėjai suleido žmogaus gliomos ląsteles į pelių smegenis ir laukė, kol neuronai susijungs su navikais. Tada jie panaudojo pasiutligės virusą, kad apšviestų dominančias ląsteles. Netrukus jie turėjo paveikslėlį, apšviečiantį pelių smegenis, kuriame buvo parodyti visi švytintys neuronai, vedantys į gliomą.
Žemėlapiai atskleidė, kad gliomos susilieja su esamais neuronų laidų modeliais.
„Laidai jau yra; gliomos tiesiog jungiasi prie jų”, – sakė Hsiehas. „Jie užgrobia tai, kas jau yra, užuot užmezgę savo savavališkus ryšius“.
Tyrėjai pastebėjo, kad šie neuronai kilę iš viso smegenų.
„Jie ateina iš vidinės smegenų dalies iki auglio“, – sakė Hsiehas. „Įdomu, kaip veikia neuroninis tinklas ir kaip šie itin baisūs navikai integruojasi ir įsiskverbia į visą nervų sistemą.
Slaptos neuronų tapatybės demaskavimas
Grupė išsiaiškino, kad dauguma gliomą inervuojančių neuronų, besitęsiančių iš tolimųjų smegenų sričių, yra tie, kurie gamina glutamatą – pagrindinę smegenų cheminę medžiagą, kuri sužadina neuronus. Ši išvada sutampa su ankstesniais stebėjimais, kad neuronų sužadinimas skatina gliomos augimą ir kad neuronų ir gliomų bendravimas apima glutamatą.
Tačiau kai kurie toli siekiančių gliomą inervuojančių neuronų pogrupiai parodė, kad jie gamina ir glutamatą, ir kitą cheminę medžiagą, vadinamą GABA, kuri slopina neuronų veiklą. Kai kuriose smegenų srityse gliomą inervuojantys neuronai iš netoli naviko vietos atrodė daugiausia GABAerginiai.
Rezultatai rodo, kad neuronai, kurie sąveikauja su gliomos ląstelėmis, yra įvairesni, nei šiuo metu vertinama. To pasekmės naviko augimui ir plitimui dar nėra žinomos.
„Matome, kad auglys yra prijungtas prie visur. Ar šie ryšiai suteikia jiems kelią visur eiti, turime ištirti”, – sakė Hsiehas.
Grupė ištyrė gliomą inervuojančių neuronų elektrines savybes ir nustatė tam tikrus skirtumus tarp jų ir panašių neuronų smegenyse be gliomos. Tokie skirtumai tarp normalių ir gliomą inervuojančių neuronų arba tarp neurono ir neurono bei neurono ir gliomos sąveikos suteikia vertingų užuominų tokiems tyrėjams kaip Hsieh, kurie ieško būdų, kaip įsikišti į vėžinius procesus išsaugant normalią funkciją.
Hsieh sakė, kad reikia skubiai plėtoti gliomos gydymą. Tyrėjai bandė gydyti gliomas vaistais, kurie veikia kitų rūšių vėžį, tačiau dauguma jų nepavyko, pažymėjo ji.
„Išskleisdami gliomos ir neuronų sąveikos veiksnius ir nustatydami unikalius mechanizmus, galime ištirti strategijas, kaip juos nutraukti, potencialiai sustabdyti navikus ir užkirsti kelią jų sugrįžimui“, – sakė Hsiehas.
Nors ji žino, kad praeis daug metų, kol laboratorijoje padaryti atradimai taps gydymo metodais glioma sergantiems pacientams ir kitiems žmonėms visame pasaulyje, Hsieh tebėra optimistiškai nusiteikęs, kad šios naujausios įžvalgos gali padėti judėti į priekį.
„Jis dar nėra arti klinikos, – sakė ji, – bet yra vienas colis į priekį.