چگونه تومورهای مغزی مدارهای عصبی را برای تغذیه رشد خود ربوده و کنترل می‌کنند

اکثر مردم تومور مغزی را به عنوان یک علف هرز بیولوژیکی تصور می‌کنند – توده‌ای از بافت سرکش که به طور غیرفعال فضا را اشغال می‌کند، مواد مغذی را می‌دزدد و با گسترش خود، سلول‌های سالم را له می‌کند. مدل استاندارد پزشکی نیز تقریباً به همین شکل با آن برخورد می‌کرد و بر بریدن یا مسموم کردن آن تمرکز داشت. اما شواهد چیزی بسیار موذیانه‌تر و در نهایت، بسیار قابل بهره‌برداری‌تر را نشان می‌دهد. تومورهای مغزی فقط در مغز قرار نمی‌گیرند؛ آنها به طور فعال خود را به آن متصل می‌کنند.[4]

طی چند سال گذشته، یک حوزه جدید به نام علوم اعصاب سرطان، دهه‌ها دگمای انکولوژی را زیر و رو کرده است. محققان کشف کرده‌اند که گلیوماها – شایع‌ترین و تهاجمی‌ترین تومورهای اولیه مغز – اتصالات الکتریکی عملکردی و مستقیمی با نورون‌های سالم برقرار می‌کنند. آنها فقط بافت مغز را کنار نمی‌زنند؛ بلکه با آن ادغام می‌شوند.

وقتی فکر می‌کنید، حرکت می‌کنید یا صحبت می‌کنید، نورون‌های شما با شلیک تکانه‌های الکتریکی در سراسر شکاف‌های میکروسکوپی به نام سیناپس ارتباط برقرار می‌کنند. شواهد نشان می‌دهد که سلول‌های تومور گیرنده‌های خود را برای دریافت این سیگنال‌ها می‌سازند. هر بار که مغز سالم در مجاورت تومور فعال می‌شود، به طور ناخواسته سیگنالی را مستقیماً به داخل سرطان می‌فرستد.[1][2]

این مکانیسم به شدت به گلوتامات، انتقال‌دهنده عصبی تحریکی اصلی مغز، وابسته است. نورون‌های سالم گلوتامات را برای انتقال سیگنال به همسایگان خود آزاد می‌کنند. سلول‌های تومور ساختارهای تخصصی به نام گیرنده‌های AMPA را به کار می‌گیرند تا این گلوتامات را دریافت کنند و عملاً به مکالمات داخلی مغز گوش دهند.[1]

این یک اتفاق نادر یا جداگانه در داخل توده نیست. مطالعات نشان می‌دهد که بخش قابل توجهی از سلول‌ها در یک گلیومای درجه بالا، از نظر فیزیکی در شبکه عصبی مغز ادغام شده‌اند. آنها به بخشی عملکردی، هرچند بدخواه، از مداربندی اندام تبدیل می‌شوند.[2]

شواهد اصلی برای این امر از ثبت‌های دقیق «پچ-کلمپ» (patch-clamp) به دست می‌آید، تکنیکی که در آن دانشمندان الکترودهای میکروسکوپی را به سلول‌های منفرد متصل می‌کنند. هنگامی که محققان نورون‌های سالم را در مدل‌های آزمایشگاهی تحریک کردند، جریان‌های الکتریکی واضح و قابل اندازه‌گیری را در داخل سلول‌های تومور مجاور ثبت کردند که ثابت می‌کند این اتصال فعال است.[1][4]

این سیگنال‌های الکتریکی باعث ایجاد فکر یا خاطره در تومور نمی‌شوند. در عوض، تغییر ولتاژ آبشاری از مسیرهای مولکولی را فعال می‌کند که به سلول تومور دستور تقسیم، مهاجرت و مقاومت در برابر مرگ سلولی را می‌دهد. فعالیت الکتریکی خود مغز ربوده می‌شود تا به عنوان یک عامل رشد برای سرطان عمل کند.

علاوه بر این، سلول‌های تومور فقط به نورون‌های سالم متصل نمی‌شوند؛ آنها به یکدیگر نیز متصل می‌شوند. آنها با استفاده از رشته‌های بلند و منشعب به نام ریزلوله‌های تومور، شبکه‌های گسترده و به هم پیوسته‌ای را تشکیل می‌دهند. این امر یک شبکه همگام‌سازی شده و شبیه به اندام را در داخل خود تومور ایجاد می‌کند.[2]

این شبکه توضیح می‌دهد که چرا گلیوبلاستوما به طور بدنامی در برابر پرتو درمانی و شیمی درمانی مقاوم است. هنگامی که یک سلول تومور منفرد توسط یک درمان هدفمند آسیب می‌بیند، شبکه به هم پیوسته بار سمی را در هزاران سلول توزیع می‌کند، آسیب را رقیق کرده و به سلول هدف اجازه می‌دهد تا خود را ترمیم کرده و زنده بماند.[4]

اگرچه این موضوع ناامیدکننده به نظر می‌رسد، اما درک این مکانیسم یک آسیب‌پذیری درمانی کاملاً جدید را آشکار کرده است. اگر تومور برای رشد و بقا به سیگنال‌های الکتریکی وابسته باشد، پزشکان می‌توانند از لحاظ نظری با قطع اتصال آن از شبکه، سرعت آن را کاهش دهند.[4]

اینجاست که شواهد از آزمایشگاه به کلینیک منتقل می‌شود. محققان اکنون به داروهای عصبی موجود – به ویژه داروهای ضد صرع که برای آرام کردن طوفان‌های الکتریکی در مغز طراحی شده‌اند – به عنوان درمان‌های بالقوه سرطان نگاه می‌کنند.[3]

آزمایش‌های بالینی در حال حاضر در حال بررسی این موضوع هستند که آیا داروهایی مانند پرامپانل (perampanel)، که به طور خاص گیرنده‌های AMPA مورد استفاده تومورها برای دریافت گلوتامات را مسدود می‌کند، می‌توانند اتصال تومور به شبکه عصبی را قطع کنند. داده‌های فاز اولیه نشان می‌دهد که ترکیب این مسدودکننده‌های عصبی با شیمی درمانی استاندارد می‌تواند مکانیسم‌های دفاعی تومور را مختل کند.[3]

محدودیت‌های شواهد فعلی در انتقال از مدل‌های حیوانی به بیماران انسانی نهفته است. در حالی که اتصالات سیناپسی به وضوح در نمونه‌های بافت انسانی قابل مشاهده هستند، اندازه‌گیری وابستگی الکتریکی دقیق یک تومور در داخل مغز یک انسان زنده از نظر فناوری غیرممکن باقی مانده است.[4]

با این وجود، پارادایم به طور دائمی تغییر کرده است. سرطان دیگر صرفاً به عنوان یک بیماری ژنتیکی تقسیم سرکش دیده نمی‌شود، بلکه به عنوان یک بیماری سیستمی ادغام سرکش در نظر گرفته می‌شود. با نقشه‌برداری از مدارهای الکتریکی سرطان، علم بالاخره در حال یادگیری نحوه قطع برق آن است.[4]