Το γλοίωμα επηρεάζει τους γειτονικούς νευρώνες και επιταχύνει την ανάπτυξη του όγκου

Επιστήμονες από το Baylor College of Medicine, ανακάλυψαν νέα στοιχεία που δείχνουν ότι το γλοίωμα, μια θανατηφόρα μορφή καρκίνου του εγκεφάλου, μεταβάλλει τη δραστηριότητα των γειτονικών νευρώνων, επιταχύνοντας την πρόοδο του όγκου, οδηγώντας σε επιληψία.

Με ποιο τρόπο επηρεάζονται οι γειτονικοί νευρώνες από το γλοίωμα και ποιες επιπτώσεις έχει αυτή η επίδραση;

Τα ευρήματα της μελέτης, που δημοσιεύθηκαν στο Nature, αποκαλύπτουν ότι υπάρχουν αρκετές παραλλαγές του γονιδίου PIK3CA που προωθούν την εξέλιξη του όγκου και μάλιστα δύο συγκεκριμένες παραλλαγές μεταβάλλουν την έκφραση των γονιδίων που εμπλέκονται στην συναπτική διαδικασία με την οποία επικοινωνούν οι νευρώνες.

Όπως εξήγησε ο Δρ Benjamin Deneen, συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής νευροχειρουργικής, η επιστημονική του ομάδα, με την χρήση μιας νέας λειτουργικής στρατηγικής γονιδιώματος, κατάφερε να ανακαλύψει την δυναμική αλληλεπίδραση ανάμεσα στα κύτταρα του γλοιώματος και των παρακείμενων νευρώνων. Αυτή η αλληλεπίδραση οδηγεί στην υπερδραστήρια αναδιαμόρφωση του νευρικού μικροπεριβάλλοντος, γεγονός που τροφοδοτεί τον όγκο και προωθεί την ανάπτυξή του.

Συγκεκριμένα, ο αρχικός στόχος αυτής της μελέτης ήταν να αναπτυχθεί ένα πειραματικό σύστημα σε μοντέλα ποντικιών με όγκους στον εγκέφαλο, που θα επέτρεπε στους ερευνητές να εντοπίζουν νέα καρκινικά γονίδια. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, ο Δρ. Kenneth L Scott, σε συνεργασία με το εργαστήριο του Δρ. Deneen επεξεργάστηκαν γενετικά, μοντέλα ποντικιών με γλοίωμα, με την χρήση μιας νέας πλατφόρμας εξέτασης που ταυτοποιεί τις παραλλαγές του γονιδίου PIK3CA, ανακαλύπτοντας διάφορες παραλλαγές του γονιδίου PIK3CA, που προωθούν την ανάπτυξη του γλοιώματος. Δύο από τις παραλλαγές αυτές, που ονομάστηκαν C420R και H1047R, ξεχώρισαν επειδή ήταν οι ισχυρότεροι μοχλοί ανάπτυξης του όγκου. Μάλιστα, διαπιστώθηκε ότι ορισμένα γονίδια με μεταλλάξεις C420R και H1047R, εμπλέκονται και στο σχηματισμό συνάψεως, υποδηλώνοντας ότι οι όγκοι μπορούν να επηρεάσουν τη συναπτική ισορροπία των γειτονικών νευρώνων.

Σύμφωνα, μάλιστα με τον Δρ. Deneen, οι γονιδιακές παραλλαγές παράγουν πρωτεΐνες, οι οποίες διαφέρουν μόνο σε ένα αμινοξύ – τα δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών – αλλά μερικές δημιουργούν όγκους με πολύ διαφορετικά μοριακά προφίλ σε σχέση με άλλους. Αυτό υποδηλώνει ότι το γονίδιο PIK3CA είναι φαινομενικά παρόμοιο, αλλά οι παραλλαγές του προωθούν το σχηματισμό του γλοιώματος μέσω πολύ διαφορετικών μηχανισμών.

Για να διερευνήσουν τους διαφορετικούς μηχανισμούς ανάπτυξης του γλοιώματος, ο Δρ. Deneen και οι συνεργάτες του, επικεντρώθηκαν στις υπογραφές των γονιδίων στις συνάψεις, βασιζόμενοι στην υπόθεση ότι αυτές οι διαφορές στην έκφραση των συναπτικών γονιδίων, θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε επιληπτικές κρίσεις, υπερδραστηριότητα του δικτύου και άμεσες συναπτικές αλλαγές στο γλοίωμα των ποντικιών. Σημειώνεται ότι για να διεξάγει αυτή την μελέτη, ο Δρ. Deneen, συνεργάστηκε με τον δεύτερο συγγραφέα της μελέτης Δρ. Jeffrey L Noebels, καθηγητή νευρολογίας, νευροεπιστήμης, μοριακής και ανθρώπινης γενετικής.

Σύμφωνα με τον Δρ. Deneen, η συναπτική ανισορροπία μπορεί να οδηγήσει σε εκτεταμένες αλλαγές στη συνδεσιμότητα των νευρωνικών δικτύων και σε διέγερση, η οποία σε ορισμένες περιπτώσεις κορυφώνεται και εκδηλώνεται ως επιληπτική κρίση. Οι επιληπτικές κρίσεις είναι χαρακτηριστικές στο γλοίωμα, αλλά οι υποκείμενοι κυτταρικοί και γενετικοί μηχανισμοί που προκαλούν αυτή την κατάσταση δεν ήταν γνωστοί μέχρι στιγμής.

Έτσι, οι επιστήμονες αρχίσαν να διερευνούν το κατά πόσο οι διαφορετικές παραλλαγές του γονιδίου PIK3CA στο γλοίωμα, είναι υπεύθυνες για την επιληψία, διαπιστώνοντας ότι πράγματι τα γλοιώματα που χαρακτηρίζονται από τις παραλλαγές C420R και H1047R, προάγουν την πρώιμη εμφάνιση υπερεξάρτησης στους νευρώνες που περιβάλλουν τον όγκο και αναδιαμορφώνουν τα συναπτικά δίκτυα οδηγώντας πιο γρήγορα σε επιληπτικές κρίσεις. Συγκεκριμένα, τα ποντίκια που οι όγκοι τους χαρακτηρίζονταν από τις προαναφερθείσες παραλλαγές, εμφάνισαν πολύ νωρίτερα επιληπτικές κρίσεις σε σύγκριση με τα ποντίκια που οι όγκοι τους χαρακτηρίζονταν από άλλες παραλλαγές του γονιδίου PIK3CA.

Τέλος, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι αυτά τα γλοιώματα εκκρίνουν εκλεκτικά μόρια της οικογένειας γλυπικάνης (GPC) και συγκεκριμένα τα μόρια GPC3, τα οποία οδηγούν σε υπερεξάρτηση και συναπτική αναδιαμόρφωση, διερευνώντας βαθύτερα τους μηχανισμούς που μεσολαβούν στην επίδραση των γλοιωμάτων με παραλλαγές C420R και H1047R, στο μικροπεριβάλλον του, ενώ την ίδια στιγμή διαπιστώθηκε ότι τα ίδια τα μόρια GPC3, μπορούν να προκαλέσουν τον σχηματισμό γλοιώματος.

Συμπερασματικά

Τα ευρήματα αυτής της μελέτης είναι σημαντικά διότι αποτελούν την πρώτη απόδειξη για την ύπαρξη ενός μηχανισμού, που προέρχεται από το ίδιο το γλοίωμα, ο οποίος του δίνει την δυνατότητα να χειρίζεται το νευρωνικό μικροπεριβάλλον του κατά την εξέλιξη του όγκου. Ουσιαστικά, υπάρχει ένας κεντρικός μηχανισμός με τον οποίο τα κύτταρα του γλοιώματος μεταβάλλουν τους νευρώνες, δημιουργώντας τις κατάλληλες περιβαλλοντικές συνθήκες στον εγκέφαλο, ώστε οι όγκοι να αναπτυχθούν γρηγορότερα. Όπως εξηγούν οι ερευνητές, ο τρόπος με τον οποίο επικοινωνεί το γλοίωμα με τους νευρώνες, θα μπορούσε να εξεταστεί και να χρησιμοποιηθεί για την δημιουργία μιας αποτελεσματικής θεραπείας για την αντιμετώπιση των κακόβουλων όγκων στον εγκέφαλο.