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癌细胞如何扩散到脑脊液?它会“劫持”和吞噬附近所有的铁,占领地盘并壮大
2020-07-23 08:27  点击数:

众所周知,癌症一旦分散到大脑和脊髓周围的液体和安排,就会发生毁灭性的影响。这种状况便是脑膜搬运瘤——或许会引起痛苦、癫痫、思想困难以及肌肉、肠道和膀胱操控的损失。在曩昔的20年里,它变得愈加遍及,由于人们在医治原发性肿瘤后活得更长。

大脑

现已分散到脑液、脑安排和脊髓的癌症,称为脑膜搬运瘤(leptomeningeal metastasis,LM),一般很难医治。现在还不清楚ag88环亚娱癌细胞是怎么在大脑蛛网膜下腔(subarachnoid space)中存活的。

现在对脑膜搬运瘤的医治办法一般是化疗和放疗,但两者都不能很有效地炸毁癌细胞。其间一个原因是这种被称为脑脊液充注脑脊液(CSF)的液体在很大程度上被一个严密的屏障与身体的其他部分阻隔开来。一般这种屏障维护大脑和脊髓,但当癌细胞设法侵入这一空间时,像化疗这样的医治却很难穿透。放射疗法则很难在不危害脊髓或大脑功用的状况下进行。

此外,医师们也对脑脊液中癌细胞的成长方法感到困惑:癌细胞赖以成长的区域短少铁元素。细胞是怎么在这种瘠薄的环境中生计下来的?这是一个谜——它们好像悍然不顾,没有显着的缺点。

纽约斯隆·凯特琳癌症中心(Sloan Kettering)的一组研讨人员发现,癌细胞会从头编程,以“绑架”和吞噬邻近一切的铁,并经过铁元素“打败”其他细胞(特别是免疫细胞),然后占有自己的“大本营”。这样一来,即使在有脑血屏障、脊髓液巨噬细胞的状况下,它也能占有优势,之后存活并强大。

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在这项新的研讨中,研讨人员将注意力会集在中枢神经体系中的一种特定癌症上。他们的首要意图是找出为什么某些类型的癌症不只会出现在蛛网膜下腔(充溢脑脊液的中枢神经体系的孤立部分)中,并且还能生计并搬运。

“关于癌症细胞来说,这是一种垂手可得的解决方案,”Adrienne Boire博士说。“这是真实共同的生物学,让他们赢得竞赛。研讨人员于7月16日在《科学》杂志(Science)上宣布了他们的发现。他们说,这一发现还指出了一种或许的医治战略。

癌细胞具有更强的“吸铁磁力”

为了研讨肿瘤细胞怎么在脑脊液中存活,研讨人员剖析了从5例脑膜搬运瘤患者身上收集的液体样本。他们与达纳·佩尔(Dana Pe’er)试验室协作进行了一项名为“液体中癌细胞的单细胞RNA测序”(single cell RNA sequencing of the cancer cells in the fluid)的测验。

作者发现,这些细胞能运用对铁具高亲和力的收集体系。剖析标明,癌细胞增加了一种叫做脂质蛋白-2(Lipocalin-2)的基因的活性。这个基因发生的蛋白质与铁结合。免疫细胞在对立细菌时也会运用这种蛋白质。但在脑脊液中,癌细胞提高了脂质蛋白-2的水平,然后在环境中与免疫细胞“争夺”铁元素资源。这就像发明一个比免疫细胞更强的磁铁,来吸集更多的“回形针”。

Boire博士解说说:“这是一种凶恶的方法,癌细胞运用脂质蛋白-2来取得相关于免疫细胞的优势。”癌细胞能够经过它的基因组——整个DNA调集——来布置那些给它带来重要生计优势的基因。相比之下,脑脊液中的免疫细胞则遭到按捺。他们缺少癌细胞进入基因组工具箱不同部分的才能。

铁在薄脑膜搬运中起着如此重要的效果,研讨者们提出了下一个问题:假如你能堵截铁的供给,使癌细胞“挨饿”,会怎么样?在这种疾病的小鼠模型中,他们测验了铁是否能够与一种叫做铁螯合剂(iron chelators)的化合物结合。

他们把螯合剂直接送到脊髓液中——成果果然如此,这减缓了癌细胞的成长。

更广泛的试验研讨

研讨人员正致力于将这种疗法引进临床试验。他们以为假如螯合剂不逃脱CSF,医治将是安全的。当癌症进入CSF时,它被关闭在自己的生态体系中,这便是以往许多医治很难收效的原因。可是假如你能把药物输送到那个当地,医治就不会去其他当地,所以副效果是有限的。

大脑扫描探寻本相

脑脊液

图:脑膜搬运瘤(黄色箭头所示的白色线),图画中显现了从原发肿瘤分散到脑脊液和安排的癌细胞。

Adrienne Boire博士说,这一发现还引发了一些风趣的问题:即为什么免疫细胞在大脑和脊髓周围的行为会有所不同。正常状况下,免疫细胞能够发生脂质蛋白-2并集合吸纳铁元素,然后导致癌细胞损失功用。“假如咱们发现背面的完好机制,这或许会协助中枢神经体系癌症患者从免疫医治中获益。免疫医治一般在神经体系中不起效果,至今咱们还搞不清楚原因。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参阅来历:https://science.sciencemag.org/content/369/6501/276?rss=1

https://medicalxpress.com/news/2020-07-metastatic-cancer-survives-subarachnoid-space.html

https://www.mskcc.org/news/iron-fiends-cancer-cells-spinal-fluid-survive-monopolizing-nutrient

https://www.genengnews.com/topics/cancer/cancer-cells-seize-iron-in-cerebrospinal-fluid-to-survive/

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