《细胞研究》：北大团队发现，“绑架大脑”是多种癌症的共通绝活儿！

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《细胞研究》：北大团队发现，“绑架大脑”是多种癌症的共通绝活儿！
, e1 b' h- w+ M9 G: c& I: w, J来源：奇点糕 2024-03-25 10:48+ ^9 b2 Y# R8 c) w2 l2 p$ V
近日，北京大学生命科学学院杨竞团队的最新研究成果发表在《细胞研究》期刊上，表明多种癌症类型以共有的机制劫持大脑，为癌症神经科学提供了新颖的见解。- @; S; S8 P% V# e! B6 k
近年来越来越多的证据表明，神经系统不仅在人体发育、维持生理平衡及再生中发挥重要作用，同样在癌症发病机制中发挥着核心作用，对癌症发生、生长、传播和治疗耐药性造成直接和间接影响。. }+ Z' x* s5 Y) z- E* T9 P' l. D" ^
反过来，癌症也会重塑和劫持神经系统的结构和功能。
6 q/ K. l3 a) f- \: p这些发现开辟了一个全新的医学研究领域，即癌症神经科学。去年，斯坦福大学著名神经肿瘤学家Michelle Monje领衔的研究团队发表重要研究成果[1]，表明胶质瘤细胞能够加强自身与神经突触的连接，利用神经可塑性过程来促进自身的分裂增殖，让我们对癌症神经科学有了更深刻的理解。( l1 M) q4 p  l5 f' j! L! K
近日，北京大学生命科学学院杨竞团队的最新研究成果发表在《细胞研究》期刊上[2]，表明多种癌症类型以共有的机制劫持大脑，为癌症神经科学提供了新颖的见解。" O; |7 a, Y- X* S  v$ |3 q. z) B
他们发现，多种癌症类型的细胞都能够释放白细胞介素抑制因子（LIF）和半乳糖结合凝集素-3（Gal3），通过激活特定的大脑区域来促进肿瘤生长。阻断这些信号能够抑制肿瘤进展，并通过减少髓源性抑制细胞（MDSCs）的生成和增加CD8阳性T细胞的招募、活性来增强抗肿瘤免疫反应。7 x; K1 S$ G% }" u- k
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论文截图% v( h4 L+ [# Y9 r% z5 Y+ L1 h( B* S
尽管癌症神经科学的研究领域取得了众多进展，但肿瘤与神经系统之间串扰的病理机制仍未完全阐明，比如肿瘤细胞如何释放特定的信号分子来诱导大脑反应。在这项研究中，杨竞团队使用了肺腺癌小鼠模型、前列腺癌小鼠模型、结直肠癌小鼠模型、乳腺癌小鼠模型进行探索。
3 U/ [( I4 }5 g, h/ r他们对小鼠脑部进行了全面评估，从脑最前端的嗅球一直延伸到最后端的脑干。结果发现，虽然荷瘤小鼠的癌症类型不同，但都共享一种大脑反应模式：下丘脑室旁核（PVN）、视交叉上核（SCN）等脑区激活，孤束核（NTS）、弓状核（ARC）等与内脏或代谢信号相关的脑区未被激活。' G0 C+ ]$ ~$ [5 j1 P" |
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不同癌症类型的小鼠具有相同的大脑反应
0 d) R- r7 Y  k8 d研究团队还给野生型小鼠植入了由医用级硅制成的假肿瘤。尽管这些假肿瘤与真实肿瘤的体积和重量相似，但未能激活大脑关键区域的神经活动，意味着肿瘤的物理存在并不是触发大脑特殊反应的主要因素。9 l- S- q+ \4 {0 K% }5 x
RNA-seq和蛋白质组学分析结果显示，不同癌症类型的肿瘤细胞都会释放白血病抑制因子（LIF）和半乳糖凝集素3（Gal3）来与大脑交流，LIF和Gal3以协同方式上述触发大脑反应。给野生型小鼠同时注射LIF和Gal3后，小鼠的大脑反应模式与荷瘤小鼠相同。$ D. R+ _7 I3 O! m6 v4 {
此外，前列腺癌、膀胱癌、输尿管癌、非小细胞肺癌、结直肠癌、肾癌等癌症患者的LIF和Gal3血浆水平显著提升，支持其在肿瘤激活大脑特定区域中的关键作用。2 x  ]# \! [/ w; s1 h
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多种癌症类型患者的LIF、Gal3血浆水平提高6 f; h; U# Q1 P
基因敲除的结果证明，肿瘤细胞正是利用LIF和Gal3来劫持大脑为自己的发展铺路。( t$ T0 T8 c4 S$ N) ~+ W
下丘脑室旁核是负责启动传出交感神经信号的关键中枢大脑区域。肿瘤细胞释放的LIF和Gal3激活下丘脑室旁核后，通过交感神经信号促进髓源性抑制细胞（MDSCs）的生成，从而减少CD8阳性T细胞的活性。
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通过基因敲除，或者使用LIF小分子抑制剂（EC330）或Gal3小分子抑制剂（GB1107）来阻断LIF、Gal3介导的信号通路，可以减少癌症诱导的特定大脑区域活动；另一方面，能够延缓荷瘤小鼠的肿瘤生长，并增强抗肿瘤免疫，增加CD8阳性T细胞在肿瘤中的招募，降低MDSCs的数量。3 ^$ d' t4 m6 s" W' U

! m5 A+ L& w7 k2 j7 a敲除后肿瘤生长被抑制
7 F6 B" P8 q# y) D, L& Y不仅如此，使用交感神经切除术移除荷瘤小鼠脾脏的交感神经输入，也可以减少MDSCs的数量。相反，体外实验结果表明，交感神经递质去甲肾上腺素（NE）能够增强MDSCs的免疫抑制基因表达，β-肾上腺素受体拮抗药（普萘洛尔）处理可以完全逆转这种效果。- Q  b6 ^: ?2 ?( P  B2 d, u/ T% n

# D! r: W. d6 ~% }  F# jMDSCs血浆水平下降7 F9 d% l' a$ \+ k$ n
总之，杨竞团队找到了不同类型肿瘤细胞劫持神经信号的惯用伎俩，表明多种癌症类型可以共享特定的信号通路来与神经系统进行通信。LIF和Gal3诱导大脑反应的具体机制，有待更加深入的探索。
# A4 V0 r; b1 S. C) s参考文献：
- u4 W; w% O% L' W1 h) g1 f2 U[1]Taylor KR, Barron T, Hui A, et al. Glioma synapses recruit mechanisms of adaptive plasticity. Nature. 2023;10.1038/s41586-023-06678-1. doi:10.1038/s41586-023-06678-17 S4 J# u. Y4 E4 f- q0 ?
[2]https://www.nature.com/articles/s41422-024-00946-z2 r9 @0 |. k" T# h
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