研究发现，脑肿瘤形式与健康神经元的突触

斯坦福大学医学院的科学家首次表现出严重的脑癌融入大脑的布线。

肿瘤，称为高级胶质瘤，形式突触劫持健康神经的电信号细胞推动自己的增长。实验证明，用现有的抗癫痫药物中断这些信号大大降低了小鼠人类肿瘤中的癌症的生长，为可能的新方法提供了治疗胶质瘤的第一个证据。

描述这一发现的论文将于9月18日发表在《科学》杂志的网站上自然。

“高级胶质瘤最致命的方面之一是癌症细胞广泛地侵入正常大脑组织使瘤健康的脑组织在一起编织在一起，“神经病学和神经科学副教授Michelle Monje，MD，Ph.D。发现，发现有助于解释为什么Gliomas是如此难以置信的。”这是一个阴险的一组肿瘤。他们实际上是整合到大脑中。“

该研究的铅作者是博士后学者Humsa Venkatesh，Ph.D.

Monje说，发现肿瘤自己连接到大脑是“令人不安的”。不过，她说她对这些知识的意义感到乐观胶质瘤耐心。几种药物已经存在用于治疗电气 -信令她说，癫痫等疾病如癫痫，这些障碍可能对胶质瘤有用。“对这个发现有真正的有希望的，”她说。“我们一直错过了这种疾病的整个方面。现在我们有一个全新的大道来探索，一个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，将电信号传递给癌变组织。肿瘤也包含细胞间的相互作用电气连接这就是缝隙连接。这两种连接方式一起使健康神经细胞的电信号传导到肿瘤内并在肿瘤内放大。

高级胶质瘤包括胶质母细胞瘤，在成人中看到的脑肿瘤，患有5％的5％生存率;弥漫性内在猪胶质瘤，一种儿科脑肿瘤，五年存活率低于1％;和其他诊断，如小儿胶质母细胞瘤和椎间帘线和脊髓瘤中的弥漫性中线胶质瘤。2015年和2017年Monje团队出版的研究表明，高级胶质瘤使用正常的大脑活动来推动其增长。

为了了解到这一点，科学家首次分析了来自新诊断的胶质瘤患者的成千上万个体癌细胞的基因表达。癌细胞强烈增加了形成突触所涉及的基因的表达。

研究人员然后使用电子显微镜，一种可以揭示细胞解剖学细节的技术，表明神经元和胶质瘤细胞之间存在看起来像突触的结构。为了确认这些突触确实连接健康的神经元和恶性胶质瘤细胞，科学家们将小鼠从植入其脑中的人胶质瘤中使用细胞进行研究。在胶质瘤肿瘤成立后，研究人员使用与癌细胞表达的荧光标记结合的抗体确认突触进入恶性细胞。“我们看到了很清楚的神经元到神经胶质瘤突触结构，”Monje说。

研究人员使用来自人胶质瘤的小鼠的脑组织，将电信号传递到肿瘤中。它们记录了两种类型的电信号：简要信号持续四到五毫秒，其通过神经递质分子从健康神经元到癌细胞中的突触交界处传输;持续电信号持续一到两秒反映电流通过钾离子通量通过肿瘤细胞的膜传播。钾电流是由神经元发出的信号引起的，并通过缝隙连接放大，缝隙连接以电耦合网络连接癌细胞。

科学家们还使用染料进行实验，以可视化间隙连接连接的细胞，并使用能够阻断间隙交叉点的药物来确认在肿瘤细胞之间存在这种类型的连接并介导它们的电耦合。进一步的实验测量钙水平的变化证实，肿瘤细胞通过间隙结电偶联。

“活钙成像使得这种癌症是一种电活性组织，”牵头作者venkateh说。“在癌症组织中令人震惊的是。”

研究人员表明，约5-10％的胶质瘤细胞接受突触信号，并且大约40％的延长钾电流通过间隙结互连扩增，使得所有肿瘤细胞的一半对来自健康神经元的信号具有某种类型的电气响应。

可能的药物疗法

在人类中，在手术前测量的大脑中的电力活动，以除去胶质母细胞瘤肿瘤，以及用人胶质瘤的小鼠，研究人员在肿瘤附近看到了健康神经元的超兴奋性，这是一个可以帮助解释为什么人类胶质瘤患者的发现容易癫痫发作。

利用光遗传学技术，依靠激光激活植入人类神经胶质瘤的老鼠体内的癌细胞，研究人员证明，向肿瘤发送的电信号增加会导致肿瘤生长更快。当神经胶质瘤细胞表达了一种可以阻断神经胶质瘤基因传递的基因时，肿瘤的增殖在很大程度上被阻止了电气信号。

研究发现，现有的阻断电流的药物也会减少高级别神经胶质瘤的生长。一种名为perampanel的癫痫药物可以阻断突触接收端神经递质受体的活动，将植入小鼠体内的儿童胶质瘤的增殖减少了50%。甲氯芬酯，一种能阻止缝隙连接，导致了肿瘤增殖的类似下降。

Monje的团队计划继续调查肿瘤内阻塞电信带是否可以帮助人们高级胶质瘤。“这真的是一个充满希望的新方向，作为一名临床医生，我对此感到非常兴奋，”她说。

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