Клетки мелкоклеточного рака легкого, метастазировавшие в мозг, способны встраиваться в его электрические цепи. Они используют сигналы от нейронов для стимуляции собственного роста, формируя глубокую паразитическую связь между раковой опухолью и нервной системой. Это открытие было подробно описано в исследовании на мышах, опубликованном 10 сентября в журнале Nature.
В ходе одного из ключевых экспериментов исследователи перерезали блуждающий нерв у мышей с мелкоклеточным раком легкого. Этот нерв является основным каналом, передающим информацию между мозгом и остальными частями тела. Результат оказался поразительным: рост раковых опухолей в легких резко замедлился.
«Когда мы перерезали этот нерв, опухоли, по сути, просто перестали расти», — заявила соавтор исследования, нейробиолог по онкологии Хамса Венкатеш из Brigham and Women's Hospital и Гарвардской медицинской школы. Она назвала этот результат «одним из самых поразительных открытий в моей карьере».
Чтобы имитировать процесс распространения рака, ученые ввели клетки рака легкого непосредственно в мозг мышей. Последующий анализ под микроскопом показал, что образовавшиеся опухоли были буквально пронизаны нейронами. Это указывало на физическую интеграцию раковых клеток в нервную ткань.
Дальнейшее изучение выявило механизм этой связи. Нейроны формировали прямые электрические соединения, известные как синапсы, с раковыми клетками. Через эти синапсы нервные клетки передавали раковым клеткам прямой сигнал к росту, заставляя их активно размножаться.
Выводы основного исследования были подтверждены второй, независимой научной работой, опубликованной в тот же день, 10 сентября, также в журнале Nature. Эта работа показала, что генетические изменения, затрагивающие гены, ответственные за формирование синапсов и нейронную коммуникацию, способствуют процветанию мелкоклеточного рака легкого.
Открытие открывает потенциальные терапевтические возможности. В ходе экспериментов исследователи применили леветирацетам — препарат, используемый для лечения эпилепсии, который подавляет электрическую активность нейронов. Применение этого лекарства на мышах значительно сдерживало рост раковых клеток в их мозге.
Ученые полагают, что другие препараты или даже медицинские устройства, предназначенные для снижения нейронной активности, могут стать новым перспективным направлением в лечении метастазов. Находки привлекли внимание таких экспертов, как нейроиммунолог Себастьен Талбот из Университета Куинс в Кингстоне, Канада.
По словам соавтора исследования Мишель Монье, нейробиолога, нейроонколога и исследователя Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI) в Стэнфордском университете, данные результаты подчеркивают паразитическую природу рака. «Раковые клетки, как правило, не изобретают ничего нового. Они просто подчиняют и захватывают механизмы, которые уже существуют», — объясняет Монье.
Роль нервной системы в росте злокачественных новообразований ранее была установлена и для других видов рака, включая рак молочной железы, кожи, желудка и поджелудочной железы. Однако прямое подключение к электрическим цепям мозга является уникальным механизмом выживания и роста.
Метастазы в мозг представляют собой одну из главных проблем в лечении мелкоклеточного рака легкого. На данный момент существует очень мало эффективных методов терапии для таких пациентов, что делает новые данные о связи рака и нейронов особенно значимыми для клинической онкологии.
Изображение носит иллюстративный характер
В ходе одного из ключевых экспериментов исследователи перерезали блуждающий нерв у мышей с мелкоклеточным раком легкого. Этот нерв является основным каналом, передающим информацию между мозгом и остальными частями тела. Результат оказался поразительным: рост раковых опухолей в легких резко замедлился.
«Когда мы перерезали этот нерв, опухоли, по сути, просто перестали расти», — заявила соавтор исследования, нейробиолог по онкологии Хамса Венкатеш из Brigham and Women's Hospital и Гарвардской медицинской школы. Она назвала этот результат «одним из самых поразительных открытий в моей карьере».
Чтобы имитировать процесс распространения рака, ученые ввели клетки рака легкого непосредственно в мозг мышей. Последующий анализ под микроскопом показал, что образовавшиеся опухоли были буквально пронизаны нейронами. Это указывало на физическую интеграцию раковых клеток в нервную ткань.
Дальнейшее изучение выявило механизм этой связи. Нейроны формировали прямые электрические соединения, известные как синапсы, с раковыми клетками. Через эти синапсы нервные клетки передавали раковым клеткам прямой сигнал к росту, заставляя их активно размножаться.
Выводы основного исследования были подтверждены второй, независимой научной работой, опубликованной в тот же день, 10 сентября, также в журнале Nature. Эта работа показала, что генетические изменения, затрагивающие гены, ответственные за формирование синапсов и нейронную коммуникацию, способствуют процветанию мелкоклеточного рака легкого.
Открытие открывает потенциальные терапевтические возможности. В ходе экспериментов исследователи применили леветирацетам — препарат, используемый для лечения эпилепсии, который подавляет электрическую активность нейронов. Применение этого лекарства на мышах значительно сдерживало рост раковых клеток в их мозге.
Ученые полагают, что другие препараты или даже медицинские устройства, предназначенные для снижения нейронной активности, могут стать новым перспективным направлением в лечении метастазов. Находки привлекли внимание таких экспертов, как нейроиммунолог Себастьен Талбот из Университета Куинс в Кингстоне, Канада.
По словам соавтора исследования Мишель Монье, нейробиолога, нейроонколога и исследователя Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI) в Стэнфордском университете, данные результаты подчеркивают паразитическую природу рака. «Раковые клетки, как правило, не изобретают ничего нового. Они просто подчиняют и захватывают механизмы, которые уже существуют», — объясняет Монье.
Роль нервной системы в росте злокачественных новообразований ранее была установлена и для других видов рака, включая рак молочной железы, кожи, желудка и поджелудочной железы. Однако прямое подключение к электрическим цепям мозга является уникальным механизмом выживания и роста.
Метастазы в мозг представляют собой одну из главных проблем в лечении мелкоклеточного рака легкого. На данный момент существует очень мало эффективных методов терапии для таких пациентов, что делает новые данные о связи рака и нейронов особенно значимыми для клинической онкологии.
