特拉維夫大學的突破性研究成功地根除了膠質母細胞瘤，一種致命的腦癌形式。研究人員根據他們在大腦中發現的促進腫瘤生長和存活的兩個關鍵機制制定了一項戰略，從而取得了這一成果：一個機製為癌細胞提供了免疫系統的保護，而另一個機制則為腫瘤的快速生長提供了必要的能量。
研究發現，作為腦細胞的星形膠質細胞調節着這兩種方法，當它們不存在時，腫瘤細胞就會凋亡並被清理。
博士生Rita Perelroizen擔任該研究的首席研究員。她與美國國家衛生研究院（NIH）的Eytan Ruppin教授合作，並由特拉維夫Shmunis生物醫學和癌症研究學院和Sagol神經科學學院的Lior Mayo博士指導。該研究最近發表在《大腦》雜誌上，並附有同行評議。
研究人員解釋說。”膠質母細胞瘤是一種極具侵略性和侵入性的腦癌，目前還沒有已知的有效治療方法。腫瘤細胞對所有已知的治療方法都有很強的抵抗力，可悲的是，在過去的50年裡，病人的預期壽命並沒有顯著增加。我們的發現為開發治療膠質母細胞瘤和其他類型腦瘤的有效藥物提供了一個有希望的基礎”。
Lior Mayo博士 資料來源：特拉維夫大學
Mayo博士：”在這裡，我們從一個新的角度應對膠質母細胞瘤的挑戰。我們沒有關注腫瘤，而是關注其支持性的微環境，即圍繞腫瘤細胞的組織。具體來說，我們研究了星形細胞–支持正常大腦功能的一類主要腦細胞，大約在200年前被發現，並因其星形形狀而命名。在過去的十年裡，我們和其他人的研究揭示了星形細胞的其他功能，這些功能可以緩解或加重各種大腦疾病。在顯微鏡下，我們發現被激活的星形膠質細胞圍繞着膠質母細胞瘤的腫瘤。基於這一觀察，我們着手研究星形細胞在膠質母細胞瘤腫瘤生長中的作用”。
使用一個動物模型，他們可以消除腫瘤周圍活躍的星形細胞，研究人員發現，在星形細胞存在的情況下，癌症在4-5周內殺死了所有患有膠質母細胞瘤腫瘤的動物。應用一種獨特的方法專門根除腫瘤附近的星形膠質細胞，作為結果，研究人員觀察到一個戲劇性的結果：癌症在幾天內就消失了，所有接受治療的動物都存活了。此外，即使在停止治療后，大多數動物也能存活。
Mayo博士：”在沒有星形細胞的情況下，腫瘤迅速消失，在大多數情況下沒有複發–表明星形細胞對腫瘤的進展和生存至關重要。因此，我們調查了基本機制。星形膠質細胞如何從支持正常大腦活動的細胞轉變為支持惡性腫瘤生長的細胞？”為了回答這些問題，研究人員比較了從健康大腦和膠質母細胞瘤腫瘤中分離出的星形細胞的基因表達。
Lior-Mayo博士和學生在一起。資料來源：特拉維夫大學
他們發現了兩個主要的差異–從而確定了星形膠質細胞在暴露於膠質母細胞瘤時所經歷的變化。第一個變化是對膠質母細胞瘤的免疫反應。
Mayo博士：”腫瘤塊包括高達40%的免疫細胞–大部分是從血液或大腦本身招募來的巨噬細胞。此外，星形膠質細胞可以發出信號，將免疫細胞召喚到大腦中需要保護的地方。在這項研究中，我們發現星形膠質細胞在膠質母細胞瘤的存在下繼續履行這一角色。然而，一旦被召喚的免疫細胞到達腫瘤，星形膠質細胞就會”勸說”它們”改變立場”，支持腫瘤而不是攻擊它。具體來說，我們發現星形膠質細胞改變了被招募的免疫細胞直接和間接攻擊腫瘤的能力–從而保護了腫瘤，促進了腫瘤的生長。”
星形膠質細胞支持膠質母細胞瘤的第二個變化是通過調節它們獲得能量–通過生產和轉移膽固醇到腫瘤細胞中。
Mayo博士：”惡性膠質母細胞瘤細胞迅速分裂，這一過程需要大量的能量。由於血腦屏障阻礙了血液中能量來源的獲取，它們必須從大腦本身產生的膽固醇中獲取這種能量–即星形膠質細胞的’膽固醇工廠’，該工廠通常向神經元和其他腦細胞提供能量。我們發現，腫瘤周圍的星形膠質細胞增加了膽固醇的生產，並將其供應給癌細胞。因此，我們假設，由於腫瘤依賴這種膽固醇作為其主要的能量來源，消除這種供應將使腫瘤挨餓”。
接下來，研究人員設計了腫瘤附近的星形膠質細胞，使其停止表達一種運輸膽固醇的特定蛋白質（ABCA1），從而阻止它們向腫瘤中釋放膽固醇。再一次，結果是戲劇性的：由於無法獲得星形膠質細胞產生的膽固醇，腫瘤基本上在短短几天內就”餓”死了。這些顯著的結果是在動物模型和人類患者的膠質母細胞瘤樣本中獲得的，與研究人員的飢餓假說一致。
Mayo博士指出。”這項工作為血腦屏障在治療腦部疾病方面的作用提供了新的啟示。這個屏障的正常目的是通過防止物質從血液中進入大腦來保護大腦。但在發生腦部疾病時，這一屏障使得向大腦輸送藥物具有挑戰性，被認為是治療的一個障礙。我們的研究結果表明，至少在膠質母細胞瘤這一特定情況下，血腦屏障可能有利於未來的治療，因為它產生了一個獨特的弱點–腫瘤對大腦產生的膽固醇的依賴。我們認為這個弱點可以轉化為一個獨特的治療機會”。
該項目還檢查了數百名人類膠質母細胞瘤患者的數據庫，並將其與上述結果相關聯。
研究人員解釋說。”對於每個病人，我們檢查了中和免疫反應或為腫瘤提供基於膽固醇的能量供應的基因的表達水平。我們發現，這些確定的基因表達量低的病人活得更長，從而支持了這樣一個概念，即確定的基因和過程對膠質母細胞瘤病人的生存很重要”。
Mayo博士總結說。”目前，消除腫瘤周圍星形膠質細胞的工具在動物模型中可用，但在人類中還沒有。現在的挑戰是開發針對星形膠質細胞中促進腫瘤生長的特定過程的藥物。另外，現有的藥物可以被重新利用來抑制本研究中發現的機制。我們認為，這項研究提供的概念性突破將加速對抗膠質母細胞瘤的成功。我們希望我們的發現將作為開發有效治療這種致命腦癌和其他類型腦瘤的基礎”。