Учёные выяснили как глиома использует активность мозга для собственного роста
Учёные обнаружили механизм, с помощью которого клетки глиомы используют сигналы активных нейронов для стимуляции собственного роста. Исследователи считают, что это открытие может помочь найти новые способы лечения одной из наиболее агрессивных форм рака мозга.
Глиомы возникают из глиальных клеток или их предшественников в головном и спинном мозге. Особенно опасной является глиобластома — наиболее тяжёлая форма глиомы, при которой пятилетняя выживаемость составляет всего 5–7 процентов.
Ранее было установлено, что активные нейроны выделяют белок нейролигин-3 (NLGN3), который стимулирует размножение клеток глиомы. Однако до сих пор оставалось неизвестным, каким образом опухолевые клетки распознают этот белок и превращают его в сигнал для роста.
Команда под руководством биоинженера Юн Сока Кима из Стэнфордского университета и нейробиолога Шона М. Гиллеспи исследовала полученные от пациентов клетки человеческой глиомы. Учёные обнаружили на их поверхности белок CSPG4, который связывается с NLGN3.
После соединения NLGN3 с CSPG4 мембрана опухолевой клетки натягивается. Это механическое изменение активирует чувствительный к механическому воздействию ионный канал PIEZO1. Через него в клетку поступают ионы, запускающие сигнальные процессы, которые стимулируют размножение клеток глиомы.
Чтобы проверить роль PIEZO1, исследователи с помощью генетического редактирования удалили этот канал из клеток глиомы, полученных от пациентов. Затем изменённые и обычные клетки имплантировали в мозг мышей. Через четыре недели клетки без PIEZO1 размножались значительно медленнее.
Учёные обнаружили, что этот механизм существует не только в опухолевых клетках. Такой же путь NLGN3–CSPG4–PIEZO1 работает в здоровых клетках-предшественниках олигодендроцитов, или OPC. Однако в них он выполняет другую функцию: поддерживает клетки в незрелом состоянии и препятствует их превращению в олигодендроциты. Это помогает сохранять запас OPC в мозге.
Когда исследователи генетически удалили NLGN3 из OPC у мышей, количество этих клеток в мозолистом теле мозга уменьшилось примерно на 30 процентов. Таким образом, глиома не создаёт этот механизм самостоятельно, а использует уже существующую систему, которая в здоровом мозге регулирует состояние клеток-предшественников.
Открытие указывает на потенциальную уязвимость глиом — их зависимость от механотрансдукции, то есть преобразования механического воздействия в биологический сигнал. Однако разработка лечения будет сложной: тот же механизм необходим здоровым OPC, поэтому его блокирование должно подавлять опухоль, не нарушая нормальную работу мозга.
Исследователи считают, что изучение механочувствительных сигнальных путей может открыть новые возможности для терапии глиом и, возможно, других видов рака.
Исследование в журнале Nature Neuroscience.