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小儿脑癌扩散的主要罪魁祸首

随着医学科学的进步推动了儿童脑肿瘤治疗的进展,如今四分之三的年轻患者在确诊后至少存活五年。然而,当恶性细胞扩散或转移时,结果看起来很严峻。

髓母细胞瘤就是这种情况,这是一种发生在小脑后部的脑癌。尽管绝对数量很少——每年约有 350 例病例出现,其中 60% 发生在儿童身上——但髓母细胞瘤是最常见和最致命的小儿脑癌形式。几乎所有死于该疾病的人都是由脑或脊髓内膜转移引起的。

现在,由南加州大学研究人员领导的研究为髓母细胞瘤如何传播到中枢神经系统内的其他部位提供了新的线索。这项发表在《细胞报告》杂志上的研究表明,一种称为 GABA 转氨酶的酶,缩写为 ABAT,有助于转移瘤在大脑和脊髓周围的恶劣环境中存活并抵抗治疗。这些发现可能为靶向致命的髓母细胞瘤转移的新策略提供线索。

“这是第一批从神经科学的角度关注髓母细胞瘤如何传播的研究之一,”通讯作者、神经外科助理教授、凯克南加州大学脑肿瘤中心科学主任乔什·内曼博士说。南加州大学医学院和南加州大学诺里斯综合癌症中心成员。“这些肿瘤不仅很聪明,而且还可以利用任何方式生长。现在我们知道流氓细胞使用的一个关键标志物。”

脑癌细胞改变扩散

髓母细胞瘤在扩散到中枢神经系统的其他部分方面面临着巨大的挑战。填充大脑内腔以及大脑和脊髓周围的脑脊液缺乏癌细胞所需的营养。

对于脑脊液中缺乏的营养物质,它补充了大量称为 GABA 的氨基酸。GABA 在中枢神经系统中的主要用途是作为一种神经递质,可减轻大脑和脊柱中其他信使分子的影响。然而,小脑中的健康神经元也会分解 GABA 以获取能量。ABAT 酶有助于此过程。

由 Neman、他的博士生 Vahan Martirosian 和他们的同事领导的这项研究概述了髓母细胞瘤转移灶如何通过改变新陈代谢来应对脑脊液中的贫瘠环境。科学家们表明,与大脑中的邻居相比,原发肿瘤部位的细胞的 ABAT 含量较低,而移动的成神经管细胞瘤细胞的 ABAT 含量明显较高。转移瘤通过增加 ABAT 酶的产生来避免饥饿,因此它们可以以 GABA 为食,这是一种具有致命后果的微观斗篷和匕首运动。

ABAT 的另一个作用是减缓细胞分裂。事实证明,这对髓母细胞瘤转移来说是一个优势——具有讽刺意味的是,考虑到癌症的特点是生长失控。由于放疗和化疗会影响体内生长最快的细胞,增加 ABAT 有助于转移灶隐藏起来并抵抗治疗。

“当肿瘤细胞安静下来时,它们非常危险,”内曼说。“目前的疗法对这些安静的癌细胞并不完美——这就是它们最终存活和扩散的原因。”

事实上,研究人员表明,富含 ABAT 的肿瘤细胞对顺铂和长春新碱(通常用于治疗髓母细胞瘤的化疗类型)更具抵抗力。如果没有 ABAT,髓母细胞瘤细胞就无法扩散到大脑和脊柱的内壁。

癌性脑细胞和健康脑细胞之间的关键比较

该小区报告研究文件潜心研究,其中每个回答导致了另一个问题,研究人员追求的一个链条。该论文报告了三打以上旨在了解成神经管细胞瘤细胞的代谢、存活和增殖的单独实验。科学家们的方法涵盖了从分析 DNA 和 RNA 数据集到研究培养细胞的代谢,从使用基因工程实验室模型到检查患者捐赠的肿瘤样本。

根据 Neman 的说法,他的团队用来了解髓母细胞瘤扩散的一个特别强大的工具是癌细胞与各种类型的健康脑细胞的并排比较。在某些方面,缓慢生长的转移灶似乎模仿了神经元中所见的过程——不分裂和繁殖的细胞。

“我们的方法是利用称为癌症神经科学的新兴领域,其中正常发育神经生物学与癌症生物学相结合,”他说。“体内最安静的细胞是神经元,这些癌细胞正在使用类似的途径变得无赖并存活下来。”

作为这一系列调查的下一步,Neman 正在领导临床前研究,以测试抑制 ABAT 的药物是否会阻止成神经管细胞瘤的转移。同时,他的研究小组将深入研究 ABAT 在该疾病中的作用的其他要素。

“通过神经元比较,我们只是触及了冰山一角,”他说。“这些休眠肿瘤细胞还有更多我们尚未发现的特征。”

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