斯坦福大学领导的研究发现脑肿瘤与健康神经元形成突触

斯坦福大学医学院的科学家们首次表明，严重的脑癌会融入大脑的布线。

被称为高级别胶质瘤的肿瘤形成突触，劫持来自健康神经细胞的电信号以驱动其自身生长。实验表明，用现有的抗癫痫药物中断这些信号大大减少了小鼠人类肿瘤中癌症的生长，为治疗胶质瘤的新方法提供了第一个证据。

一篇描述这些发现的论文将于9月18日在Nature上发表。

“高级别胶质瘤最致命的方面之一是癌细胞弥漫入正常脑组织，使肿瘤与健康的脑组织结合在一起，”资深作者Michelle Monje，医学博士，神经学副教授说。和神经科学。她补充说，这一发现有助于解释胶质瘤为何如此棘手。“这是一群阴险的肿瘤。它们实际上融入了大脑。”

该研究的主要作者是博士后学者Humsa Venkatesh，博士。

Monje说，发现肿瘤自身进入大脑是“令人不安的”。不过，她说她对这些知识对胶质瘤患者的意义持乐观态度。她说，已经存在几种用于治疗癫痫等电信号传导疾病的药物，这些药物可能对神经胶质瘤有用。“这个发现真的很有希望，”她说。“我们已经错过了疾病的这一方面。现在我们有了一条全新的探索途径，可以补充现有的治疗方法。”

肿瘤是如何生长的

研究发现，高级别神经胶质瘤与健康神经元形成突触，将电信号传递给癌组织。肿瘤还包含称为间隙连接的细胞间电连接。两种类型的连接一起允许来自健康神经细胞的电信号被导入肿瘤内并在肿瘤内扩增。

高级别胶质瘤包括胶质母细胞瘤，成人脑部肿瘤，5年生存率为5%;弥漫性脑桥脑胶质瘤，一种小儿脑肿瘤，5年生存率低于1%;和其他诊断，如脊髓和丘脑中发生的小儿胶质母细胞瘤和弥漫性中线胶质瘤。Monje团队在2015年和2017年发表的研究表明，高级别胶质瘤使用正常的大脑活动来推动其发育。

为了解这是如何起作用的，科学家首先分析了新诊断的胶质瘤患者活检的数千个癌细胞的基因表达。癌细胞强烈增加参与形成突触的基因的表达。

然后研究人员使用电子显微镜，这种技术可以揭示细胞解剖学的微小细节，以显示神经元和神经胶质瘤细胞之间存在看起来像突触的结构。为了证实这些突触确实连接了健康的神经元和恶性神经胶质瘤细胞，科学家们研究了植入大脑的人脑胶质瘤细胞。在胶质瘤肿瘤建立后，研究人员使用与癌细胞表达的荧光标记结合的抗体来确认突触进入恶性细胞。“我们看到了非常清晰的神经元 - 神经胶质瘤突触结构，”Monje说。

利用人脑胶质瘤小鼠的脑组织，研究人员测量了电信号进入和通过肿瘤的传播。他们记录了两种类型的电信号：短暂的信号，持续4到5毫秒，通过神经递质分子从健康的神经元传递到癌细胞的突触连接;持续一到两秒的持续电信号，反映由钾离子通过肿瘤细胞膜传播的电流。钾电流由来自神经元的信号引起，并通过连接电耦合网络中癌细胞的间隙连接进行扩增。

科学家们还利用染料进行了实验，以观察间隙连接细胞，并使用能够阻断间隙连接的药物来确认肿瘤细胞之间存在这种类型的连接并介导它们的电耦合。测量钙水平变化的进一步实验证实肿瘤细胞通过间隙连接电耦合。

“现场钙成像使得这种癌症是一种电活性组织非常明显，”第一作者Venkatesh说。“在癌症组织中看到它是令人吃惊的。”

研究人员发现，大约5-10%的神经胶质瘤细胞接受突触信号，约40%表现出延长的钾电流，这些钾电流通过间隙连接互连扩增，使得所有肿瘤细胞中有一半对来自健康神经元的信号具有某种类型的电响应。

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