سرطانی که فعالیت مغز را برای تقویت رشد خود می‌رباید!

به گزارش هیچ یک _ از میان انواع مختلف سرطان، آنهایی که در مغز ایجاد می‌شوند، می‌توانند دشوارترین برای درمان باشند.

نوعی تومور به نام گلیوما(glioma) نمونه‌ای بسیار وحشتناک است که از رشدهای بدخیم از سلول‌های گلیال یا پیش‌سازهای آنها در مغز یا نخاع ناشی می‌شوند. بدترین شکل آن نیز «گلیوبلاستوما» نام دارد که نرخ بقای 5 ساله تنها 5 تا 7 درصدی دارد.

بخشی از دلیل اینکه درمان گلیوماها به طرز وحشتناکی دشوار است این است که آنها به طور فعال از عملکردهای حیاتی مغز برای تغذیه رشد خود سوءاستفاده می‌کنند.

اکنون دانشمندان در مقاله جدیدی که در مجله Nature Neuroscience منتشر شده است، یکی از مکانیسم‌هایی را که این سوءاستفاده را ممکن می‌سازد، کشف کرده‌اند. آنها معتقدند که شناسایی این مکانیسم می‌تواند فرصت‌های جدیدی برای درمان ایجاد کند.

سلول‌های گلیال سلول‌های غیرعصبی هستند که سیستم پشتیبانی مغز را تشکیل می‌دهند. آنها طیف وسیعی از وظایف از جمله کمک به عایق‌بندی، محافظت و تغذیه نورون‌های مغز را انجام می‌دهند و از آنها پشتیبانی می‌کنند.

یکی از انواع سلول‌های گلیال، الیگودندروسیت(oligodendrocyte) است که غلاف میلین چربی را تولید می‌کند و فیبرهای عصبی را عایق می‌کند. این سلول‌ها از سلول‌های پیش‌ساز الیگودندروسیت یا OPCها که به فعالیت عصبی پاسخ می‌دهند، ایجاد می‌شوند.

تصور می‌شود بسیاری از گلیوماها از OPCها ناشی می‌شوند و این تومورها برخی از توانایی OPCها را برای پاسخ به فعالیت عصبی حفظ می‌کنند. تحقیقات قبلی نشان داده است که نورون‌های فعال، پروتئینی به نام «نورولیگین-۳»(NLGN3) آزاد می‌کنند که تکثیر سلول‌های گلیوما را تقویت می‌کند.

با این حال، چگونگی شناسایی NLGN3 توسط سلول‌های گلیوما و تبدیل آن به سیگنال رشد، هنوز مشخص نیست.

برای فهمیدن این موضوع، تیمی از محققان به رهبری مهندس زیستی یون سوک کیم(Yoon Seok Kim) از دانشگاه استنفورد که اکنون در موسسه فناوری فدرال سوئیس لوزان است و دانشمند علوم اعصاب استنفورد، شاون گیلسپی(Shawn Gillespie)، سلول‌های گلیوما انسانی مشتق شده از بیمار را در آزمایشگاه کشت دادند.

آنها سپس از NLGN3 به عنوان طعمه استفاده کردند تا ببینند کدام پروتئین‌ها از غشای آن سلول‌های گلیوما به آن متصل می‌شوند.

در نهایت، یک پروتئین موسوم به «پروتئوگلیکان کندرویتین سولفات ۴»(CSPG4) که در سطح هر دو سلول OPC و گلیوما فراوان است، خودش را نشان داد.

وقتی NLGN3 به CSPG4 متصل شد، اتفاق جالبی افتاد. غشای سلول گلیوما از نظر فیزیکی سفت شد.

این تغییر فیزیکی به شروع آنچه داخل سلول اتفاق می‌افتد کمک می‌کند، زیرا این افزایش کشش غشاء، یک کانال یونی به نام PIEZO1 را فعال می‌کند. این تبدیل نیروی فیزیکی به یک پاسخ بیولوژیکی به عنوان انتقال مکانیکی شناخته می‌شود.

جریان یونی حاصل، سیگنالینگ را داخل سلول فعال می‌کند که تکثیر سلول‌های گلیوما را افزایش می‌دهد.

سپس محققان آزمایش کردند که آیا PIEZO1 واقعاً در رشد گلیوما تفاوتی ایجاد کرده است یا خیر. آنها با استفاده از ویرایش ژن، سلول‌های گلیوما مشتق از بیمار را که فاقد PIEZO1 بودند، تولید کردند و آنها را در مغز موش‌ها در کنار آزمایش‌های کنترل با استفاده از سلول‌های مشابه با PIEZO1 سالم کاشتند.

چهار هفته بعد، سلول‌های گلیوما بدون PIEZO1 به طور قابل توجهی کمتر از سلول‌های دارای کانال سالم تکثیر می‌شدند.

در این مرحله محققان می‌خواستند بدانند که چرا مکانیسم NLGN3-CSPG4-PIEZO1 از ابتدا وجود داشته است.

آنها به OPCهای سالم بازگشتند و همان مکانیسم را در آنجا در حال کار یافتند. NLGN3 به CSPG4 متصل می‌شود که PIEZO1 را فعال می‌کند، اما سیگنالینگ درون سلول اثر متفاوتی دارد.

این مسیر به جای اینکه باعث تکثیر OPCها شود، باعث می‌شود سلول‌ها OPCهای نابالغ باقی بمانند و بلوغ آنها را به الیگودندروسیت‌ها سرکوب می‌کند. این ممکن است به مغز کمک کند تا ذخیره سالمی از OPCها را حفظ کند.

محققان برای تأیید، سپس NLGN3 را از OPCها در موش‌ها به صورت ژنتیکی حذف کردند و دریافتند که ذخایر OPC در آنها حدود 30 درصد کاهش یافته است.

این بدان معناست که سلول‌های سرطانی ماشین‌آلات خود را از ابتدا اختراع نمی‌کنند. آنها ماشین‌آلات طبیعی مغز را برای اهداف خود به کار می‌گیرند و می‌ربایند.

این به دانشمندان یک آسیب‌پذیری بالقوه جدید در گلیوما می‌دهد تا بررسی کنند که وابستگی آن به سیگنالینگ حساس به مکان چقدر است.

با این حال، در اثبات اینکه چرا درمان سرطان می‌تواند بسیار دشوار باشد، انجام این کار نیاز به احتیاط دارد. از آنجا که سلول‌های سالم مغز نیز از این ماشین‌آلات استفاده می‌کنند، تبدیل این کشف به یک درمان ممکن است نیاز به یافتن راهی برای مهار سرطان بدون ایجاد اختلال در جمعیت طبیعی OPCها داشته باشد.

محققان می‌گویند: یافته‌های ارائه شده در اینجا نقش حیاتی مسیر NLGN3-CSPG4-mechanotransduction را در تعامل بین فعالیت عصبی و پیشرفت گلیوما برجسته می‌کند و درک ما را از یک مسیر مکانیکی کلیدی که گلیوماها از طریق آن از سیگنال‌های عصبی برای رشد استفاده می‌کنند، افزایش می‌دهد.

آنها افزودند: شناسایی mechanotransduction به عنوان یک واسطه مهم در این فرآیند، فرصت‌های درمانی جدیدی را نشان می‌دهد و پتانسیل هدف قرار دادن مسیرهای حساس به مکان در گلیوما و احتمالاً در سایر سرطان‌ها را برجسته می‌کند.

این یافته‌ها در مجله Nature Neuroscience منتشر شده است.