脑肿瘤如何适应复杂的生态系统

尽管医学技术取得了进步,并且不断发展对癌症进展机制的理解,但研究人员和临床医生面临着寻找最具侵袭性癌症治疗方法的一系列挑战。 对多形性胶质母细胞瘤尤其如此,这是人类脑癌中最常见和最具攻击性的形式。

胶质母细胞瘤是普遍致命的。 这些肿瘤的一些最具破坏性的标志,例如不受控制和侵入性生长进入健康组织,使得这种形式的脑癌非常难以治疗。 未经治疗的受影响的人通常只能存活几个月。 目前治疗的黄金标准是手术,化疗和放射治疗的组合,但这很少延长患者的生存期 超过两年 因为更多抗性肿瘤总是会重新生长。 细胞适应,进化和逃避的能力允许更坚硬的肿瘤细胞发展抗常规治疗的防御机制。

癌细胞与雪花一样独特

要了解胶质母细胞瘤肿瘤如何进化变得更具抵抗力,重要的是将脑肿瘤识别为不是均匀的组织,而是将其视为多样化,动态和转化细胞类型的复杂群体。

 

在健康组织中,协调的分子系统紧密调节细胞分裂和基因表达的响应环境线索的速率。 在癌细胞中,这种机制变得妥协,细胞开始不受控制地分裂并建立基因突变。 随着细胞的繁殖,后代的遗传特性随着每个新的分裂而发展。


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我们也发现越来越多的证据表明胶质母细胞瘤是由一小部分维持 癌症干细胞。 这些是缓慢分裂的,耐寒的细胞,能够在适当的条件下转化为许多不同的细胞类型,并用具有不同遗传特征的新细胞重建肿瘤。

许多这些细胞类型具有存活的特征。 快速分裂的细胞可以逃避手术治疗,例如,通过生长和 复制到大脑深处 更容许的环境允许他们扩大对他们的福祉的威胁更少。 这些逃逸细胞通常通过沿着血管劫持和迁移而扩散到大脑。 这种入侵和迁移在肿瘤块和外科医生的手术刀之间放置了健康组织的缓冲区。

手术也可以通过称为血管生成的过程来抵抗,血管生成是由肿瘤细胞发出信号的新血管的产生 以确保新的营养补给线。 肿瘤内的许多细胞都拥有一个基因工具箱来发出这些新供应的信号。

一些脑肿瘤细胞也表达 基因如MGMT,授予修复化疗诱导的DNA损伤和旁路程序性细胞死亡的能力。 考虑到 替莫唑胺目前用于治疗胶质母细胞瘤的药物,通过称为甲基化的过程破坏DNA,MGMT阳性的细胞可以抵抗药物的作用。 由于易于暴露的肿瘤细胞和对药物和辐射敏感的细胞被淘汰,具有这些存活性状的细胞被选择用于扩增并且可以成为肿瘤块内的主要细胞类型。

肿瘤是吵闹的生态系统

通过比较肿瘤景观生态系统,我们可以应用 进化模型 适应性,环境压力和选择。 在生态系统中,许多植物和动物生命物种争夺有限的资源,保持动态平衡的力量平衡。 如果我们干扰一个物种,竞争者可能会继承更多的资源,并有更多的分散空间。

 

这些原理可以应用于肿瘤栖息地,因为不同的癌细胞类型竞争大脑内的空间。 同样,肿瘤生态系统中的细胞遵循类似于达尔文自然选择模型的模式。 分裂细胞可以产生具有突变的后代,这些突变使它们具有促进新血管生成和更快速分裂的工具。 这使他们具有竞争优势,可以保护资源并成功复制。

新一代治疗

对脑癌环境的最新理解可能会促进未来发现细微差别的治疗方案。 一种这样的策略是通过将细胞保持在缓慢分裂和治疗响应状态而不是将它们靶向用于一般根除来最小化肿瘤进化。 为了实现这一战略,临床研究人员可以通过归巢和篡改允许肿瘤细胞适应其生态系统的机制来研究阻止胶质母细胞瘤进展的新方法。

A 最近的一项研究 使用的计算机模型的基因组图谱 癌症基因组图谱项目 确定目前已有癌症药物或治疗方法或正在进行临床试验的目标,如ERBB2或EGFR。 许多这些靶标在癌症研究中是众所周知的,因为肿瘤细胞利用这些工具来发展竞争优势。

专注于这些目标可能会提供阻止信号传递能力的机会,而不会杀死细胞并为挑战者提供更多空间。 这基本上可以去除一部分肿瘤细胞,而不会严重破坏生态系统。

在该地区已经取得了一些令人兴奋的发展 免疫疗法个性化医疗 通过全基因组测序,但这项技术还处于起步阶段。 胶质母细胞瘤细胞群保持懒惰和安抚而不是吵闹和竞争的策略可以补充当前的治疗方法,以改善患者的生活质量。 在我们开发和改进下一代治疗的同时,这种方法可以为患者多花几年时间。

谈话

DarrenÓhAilín是弗莱堡大学分子医学博士候选人 .

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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