Ново откритие показва как туморите експлоатират нервната ни система, което обаче може да доведе до нови начини за лечение на рак с помощта на познати лекарства като ботокс и бета-блокери.
"Видеото, което гледам, е като сцена от филм на ужасите. В центъра на екрана е кървавочервена маса – всъщност, масивно увеличен тумор на панкреаса, ярко оцветен, сякаш за да подчертае злонамереността му. Той пълзи наоколо, примамвайки с лилави пипала, които всъщност са дългите, вретеновидни израстъци на жива нервна клетка. Когато мутантното образувание я завладее, то бавно се търкаля по нишката към луковичното тяло на неврона. Веднъж там, нещата стават още по-зловещи. Ракът се подслонява, краде хранителни вещества от неврона и се репликира", това е част от зловещия разказ на New Scientist.
Тези кадри са записани от Уилям Хуанг (William Hwang) и екипа му от Харвардския университет. Той се е натъкнал на зловещото взаимодействие между туморите и нервната система като студент по медицина, докато се е грижил за възрастен пациент с рак на панкреаса.
"Това, което ме впечатли като най-ужасната част от преживяването за тях, бе болката", спомня си Хуанг.
Тогава той вижда обвит в тумор нерв, пронизван и притискан от ракови клетки. Пациентът страдал от периневрална инвазия – болезнено явление, при което злокачествени клетки обграждат и нахлуват в нервите.
Хуанг е един от нарастващия брой учени в новата област на онкологичната невронаука. Те картографират взаимодействията между туморните клетки и нервните клетки около тях – и разбиват дългогодишното убеждение, че това няма особено значение. Всъщност техните открития разкриват, че нервите играят централна роля при рака: те помагат на туморите да растат, увеличават способността им да се разпространяват в тялото и дори подкопават усилията на имунната система да се бори с болестта.
Макар някои от начините, по които туморите манипулират нервите, да са наистина стряскащи, нарастващото разбиране на този клетъчен диалог вдъхновява нови терапии за рака.
"През последното десетилетие се наблюдава експлозия на интереса към раковата неврология", коментира Ерика Слоун (Erica Sloan) от университета Монаш в Мелбърн. "Мисля, че това ще бъде следващото голямо нещо в лечението на рака."
Раковите клетки мигрират по нервните влакна, за да нахлуят в телата на нервните клетки. Кредит: Hwang lab
В началото на 2000-те години онколозите започват да оценяват значението на туморната микросреда: екосистемите от клетки, молекули и кръвоносни съдове, които обграждат туморите. В Медицинския колеж "Алберт Айнщайн" онкологът Клеър Магнон и нейният екип се чудеха какво би се случило с туморите при липса на близки нерви. Когато присаждат човешки тумори в мишки и унищожават симпатиковите нерви около тях, изследователите откриват, че туморите спират да растат. Инхибирането на парасимпатиковата нервна система намалява способността на туморите да се разпространяват и метастазират. Други изследователи отбелязват, че по-голямата плътност на нервите около туморите в простатата, гърдата, дебелото черво и другаде може да помогне да се предскаже дали туморът е по-склонен да расте или да рецидивира.
Съвсем наскоро изследването на Хуанг, включващо пациенти с дванадесет вида рак, установqwa, че периневралната инвазия предсказва по-лоши резултати.
Подобни изследвания подхранват нарастващото осъзнаване, че нервната система може би не е невинен страничен наблюдател при рака, за какъвто някога се е смятала. Напротив, тя вероятно играе роля във всичко - от възникването и растежа на тумора до метастазите и реакцията на лечението.
Периневралната инвазия е само едно измерение на една нововъзникваща област, наречена невронаука на рака, която Хуанг и ново поколение изследователи поставят в центъра на вниманието. Комуникационните сигнали, които откриват между раковите клетки и нервите, отварят нови възможности за терапии, които действат върху тези връзки за лечение на заболяването.
Кооперация с рака
Вниманието на д-р Ричард Уонг (Richard Wong), началник на отделението по хирургия на главата и шията в онкологичния център "Мемориал Слоун Кетеринг" (Memorial Sloan Kettering), е привлечено към раковите заболявания, които сякаш проследяват нервите, сякаш нервите са "магистрали за по-широка инвазия", както казва изследователят.
Около 2010 г. неговата лаборатория публикува едно от първите проучвания, които изследват защо това се случва. Екипът изследва взаимодействията между нервните клетки и раковите клетки на панкреаса в петриеви панички и в миши модели и установява, че раковите клетки мигрират към протеин, наречен невротрофичен фактор, получен от глиалната клетъчна линия (GDNF), който се освобождава от нервите. Това проучване показва, че нервите всъщност стимулират и улесняват разпространението на рака.
Лабораторията на Уонг съвместно култивира ракови и нервни клетки в петриеви панички и заснема видеоклипове с ускорен кадър, които показват как раковите клетки се захващат за нервите и се движат по тях.
Тук за първи път е забелязана мистериозна, тънка клетка, която се стрелка между раковите и нервните клетки, сякаш "хваща и дърпа раковите клетки към нервите, като разузнавач-пътеводител", обяснявва Уонг.
Култивирана Шванова клетка, оцветена за актиновия цитоскелет с фалоидин-Rd. Кредит: Wikimedia Commons
Строеж на неврона. Кредит: Wikimedia Commons
Изследователите разбират, че тези тънки клетки са т. нар. Шванови клетки (Schwann cells). В здрава периферна нервна система Швановите клетки обикновено обгръщат нервите и ги защитават; ако нервът се увреди, те се "събуждат" и се захващат за работа по възстановяването. Уонг научава, че тези активирани Шванови клетки привличат и раковите клетки и създават канали за разпространение на рака. Те също така откриват, че пациентите с рак на панкреаса с активирани ови клетки често имат по-лоши резултати.
"Вярваме, че това поведение на Швановите клетки позволява по-агресивно раково поведение", отбелязва Уонг.
Тези открития намекват за по-широка тенденция: ракът изглежда има необикновена способност да кооптира процесите на поддържане на нервната система. "Тема, която виждаме многократно, е, че ракът е нещо като травматично събитие", отбелязва Уонг. "Той разрушава тъканите около себе си и създава травма в областта. И след това задейства и използва тези вродени програми в гостоприемника, в околната среда, които се опитват да поправят нараняването. Но парадоксално, тези механизми за възстановяване всъщност могат да насърчат прогресията на рака."
Взаимодействия и интервенции
Хумса Венкатеш (Humsa Venkatesh)Според Хумса Венкатеш (Humsa Venkatesh), асистент-професор по неврология в Brigham and Women's Hospital, ще е нужно да мине време, за да бъде оценена ролята на нервната система при рака, но връзките са логични. Тя изследва как невронната активност може да повлияе на растежа на глиомите, най-често срещаният вид мозъчен тумор. Венкатеш възприема нетрадиционен подход, с инструменти, традиционно използвани в невронауката, като оптогенетиката - използване на светлина за контрол на активността на генетично модифицирани неврони за изучаване и манипулиране на невронни вериги - и ги прилага за изучаване на рака.
"Нервната система е толкова мощна в стимулирането на растежа на тумора, защото е главният регулатор на почти всеки процес в човешкото тяло", отбелязва Венкатеш, "от функцията на всеки орган до функцията на всяка клетка."
Този факт би могъл да усложни разработването на лечения, насочени към кръстосаното взаимодействие между раковите клетки и нервите.
"Трудно е, защото тялото е развило тези механизми през годините, за да изпълняват определена цел", предупреждава Уонг (Richard Wong).
"Може ли да деактивираме тези механизми за възстановяване на Швановите клетки и да забавим прогресията на рака при мишка. Но ако ги деактивирате при човек, приемливо ли е това? Може ли да доведе до проблеми с нервната функция?"
За едно проучване, Хуанг и колегите му отгледали генетично модифицирани ракови клетки под формата на тумороиди (зелени структури) заедно с неврони, които образували взаимосвързани магистрали между тях (розово). Те използвали този модел, за да тестват как определени гени влияят на взаимодействията между рака и нервите. Кредит: Hwang lab
Уонг казва, че ще е нужно време, за да преодолеят изследователите подобни препятствия. Но той е окуражен от учените, навлизащи в областта, които са готови да поемат рискове и да задават големи въпроси.
"В миналото клиницисти като мен се интересуваха от връзката между нервите и рака, защото ние се занимаваме с тях в операционната зала", разказва той. "Но сега има много млади, талантливи учени като Хумса, които правят големи открития и стартират нови лаборатории."
С нарастването на интереса към раковата невронаука се увеличава и обхватът на задаваните въпроси. Някои изследователи изследват как раковите и нервните клетки взаимодействат с имунната система, например, други са фокусирани върху това как химиотерапията влияе на когнитивните функции или как стресът модулира растежа на тумора.
Учените ще трябва да декодират много различни специфични взаимодействия между неврони и злокачествени клетки, които вероятно ще варират в различните подкласове неврони и клонове на нервната система, както и в различните органи и тъкани, където растат раковите заболявания.
"Това няма да е универсален механизъм", коментира Венкатеш. "Трябва да бъдем наистина умни в начина, по който оценяваме тези взаимодействия."
Но, добавя тя, тъй като има много различни начини, по които туморите използват съществуващите механизми на невропластичност, може да има много различни цели за лечение. Вероятно има и лекарства, които модулират невронните вериги, които вече са преминали през одобрение от FDA - например лечения за епилепсия, гърчове или депресия - които биха могли да помогнат за осуетяване на някои от взаимодействията между раковите клетки и нервите.
"Интересното е, че получихме много насоки за това как тези туморни клетки ще реагират въз основа на нормалното си развитие, защото те просто преразказват процесите, които вече съществуват в тялото", казва Венкатеш.
С други думи, прозренията от невронауката за това как нервните системи помагат на човешкото тяло да функционира, да се лекува и да расте, биха могли да информират интервенциите в онкологията, когато същите тези процеси стимулират рака.
"Това е нож с две остриета", казва Уонг. "И е очарователно."
Справка:
Neuronal-Activity Dependent Mechanisms of Small Cell Lung Cancer Progression; Solomiia Savchuk, Kaylee Gentry, Wengang Wang, Elana Carleton, Belgin Yalçın, Yin Liu, Elisa C Pavarino, Jenna LaBelle, Angus M Toland, Pamelyn J Woo, Fangfei Qu, Mariella G Filbin, Mark A Krasnow, Bernardo L Sabatini, Julien Sage, Michelle Monje, Humsa S Venkatesh; bioRxiv PMID: 36711554 PMCID: PMC9882339 DOI: 10.1101/2023.01.19.524430
Paracrine regulation of pancreatic cancer cell invasion by peripheral nerves; Ziv Gil 1, Oren Cavel, Kaitlyn Kelly, Peter Brader, Avigail Rein, Sizhi P Gao, Diane L Carlson, Jatin P Shah, Yuman Fong, Richard J Wong; J Natl Cancer Inst; 2010 Jan 20;102(2):107-18. doi: 10.1093/jnci/djp456. Epub 2010 Jan 12.PMID: 20068194 PMCID: PMC2911041 DOI: 10.1093/jnci/djp456
Източници:
The chilling discovery that nerve cells help cancers grow and spread, New Scientist
The Neuroscience of Cancer, Harvard Medicine magazine
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Учени възпроизвеждат сияйното египетско синьо, озарявало гробниците на фараоните
dolivo
Революция в залесяването: Японски дронове с изкуствен интелект засаждат дръвчета 10 пъти по-бързо от хората
alabal
Най-старото живо същество на Земята: вид на 700 млн. години, който променя разбирането за еволюцията
dolivo
Математиката, биологията и психологията вещаят края на Западната цивилизация