Εντυπωσιακή ανακάλυψη: Ο καρκίνος χτίζει τη δική του «φωλιά» μέσα στον εγκέφαλο

Όταν μετακομίζεις σε ένα νέο μέρος, ένα από τα πρώτα πράγματα που μπορεί να κάνεις είναι να φτιάξεις μια ζεστή «φωλιά» για τον εαυτό σου -έναν δικό σου χώρο, όπου όλα είναι ακριβώς όπως τα θέλεις. Όπως αποδεικνύεται, κάτι παρόμοιο, αν και ανατριχιαστικό, μπορεί να κάνει και ο καρκίνος.

Καθώς ένας όγκος αναπτύσσεται, μεταβάλλει το περιβάλλον γύρω του ώστε να εξυπηρετεί τις δικές του ανάγκες - παραμερίζει ιστούς, αναδιαμορφώνει τα αιμοφόρα αγγεία και «καταλαμβάνει» λειτουργίες του οργανισμού προκειμένου να υποστηρίξει την επιβίωση και την ανάπτυξή του.

Τώρα, σύμφωνα με το Science Alert, μια ομάδα επιστημόνων ανέπτυξε μια νέα τεχνική υπερηχογραφήματος, η οποία τους επιτρέπει να παρακολουθούν αυτή τη διαδικασία σε πραγματικό χρόνο, καθώς ένας θανατηφόρος όγκος εγκαθίσταται βαθιά στον εγκέφαλο ενός ποντικιού.

Τι είναι το γλοιβλάστωμα

Ο όγκος είναι γλοιοβλάστωμα και ο τρόπος με τον οποίο δημιουργεί τη δική του «φωλιά» μπορεί να προσφέρει στοιχεία για το πώς θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί. «Η δυνατότητα της πλατφόρμας μας να καταγράφει και τις τρεις διαστάσεις της εξέλιξης του όγκου in vivo σε ξύπνια ζώα αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προόδου για τη μελέτη των νευρο-ογκολογικών διαδικασιών με χωροχρονική ακρίβεια και για την ανάπτυξη βελτιωμένων θεραπειών», γράφει η ομάδα, με επικεφαλής τον χημικό μηχανικό Μιχαήλ Σαπίρο του Caltech, σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στο iScience.

Δεν υπάρχει «καλό» είδος καρκίνου, όμως ορισμένες μορφές είναι σαφώς πιο επιθετικές από άλλες. Μία από τις πιο επιθετικές είναι μια ομάδα όγκων που ονομάζονται γλοιώματα - συνήθως κακοήθεις όγκοι που προέρχονται από τα νευρογλοιακά κύτταρα ή τους προδρόμους τους στον εγκέφαλο ή τον νωτιαίο μυελό. Η πιο σοβαρή μορφή είναι το γλοιοβλάστωμα, με ποσοστό πενταετούς επιβίωσης μόλις 5% έως 7%.

Ένας από τους λόγους για τους οποίους τα γλοιώματα είναι τόσο δύσκολο να αντιμετωπιστούν είναι ότι «καταλαμβάνουν» κρίσιμες λειτουργίες του εγκεφάλου προς όφελός τους, συνδεόμενα στενά με τον υγιή ιστό και τα αιμοφόρα αγγεία που τα περιβάλλουν, ώστε να εξασφαλίσουν την επιβίωσή τους.

Τα εμπόδια της έρευνας

Είναι επίσης δύσκολο να κατανοηθεί πώς ακριβώς εξελίσσεται αυτή η διαδικασία. Ο εγκέφαλος είναι ένα εξαιρετικά σύνθετο και οργανωμένο όργανο. Οι επιστήμονες δεν μπορούν απλώς να παρεμβαίνουν σε αυτό για να δουν πώς λειτουργεί, καθώς ακόμη και στα ζωικά μοντέλα τέτοιες παρεμβάσεις μπορεί να προκαλέσουν βλάβες που μεταβάλλουν ακριβώς αυτό που προσπαθούν να παρατηρήσουν.

Αυτό που διαθέτουμε είναι μη επεμβατικές τεχνολογίες απεικόνισης, οι οποίες μπορούν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να «κοιτάξουν» στο εσωτερικό του ζωντανού εγκεφάλου. Ακόμη και αυτές, όμως, έχουν περιορισμούς.

Η μαγνητική τομογραφία (MRI), για παράδειγμα, μπορεί να απεικονίσει ολόκληρο τον εγκέφαλο και να παρακολουθήσει τόσο τους όγκους όσο και τα αιμοφόρα αγγεία, αλλά δεν είναι κατάλληλη για τη μελέτη της λειτουργίας του εγκεφάλου σε ξύπνια και κινούμενα ζώα. Η οπτική απεικόνιση προσφέρει εξαιρετικά λεπτομερείς εικόνες, αλλά δεν μπορεί να διεισδύσει σε μεγάλο βάθος στον εγκέφαλο.

Και καμία μεμονωμένη τεχνική δεν μπορεί να δείξει στους επιστήμονες όλα όσα χρειάζονται ταυτόχρονα. «Κρίσιμης σημασίας είναι το γεγονός ότι καμία υπάρχουσα μέθοδος δεν καταγράφει ταυτόχρονα την ανάπτυξη του όγκου, την αναδιαμόρφωση των αγγείων και τις αιμοδυναμικές συσχετίσεις της νευρικής δραστηριότητας, σε μία ενιαία, ευθυγραμμισμένη καταγραφή, με συγκρίσιμη χωρική ανάλυση και βάθος», γράφουν οι ερευνητές.

Η επαναστατική μέθοδος που εφάρμοσαν

Έτσι, αποφάσισαν να συνδυάσουν τρεις τεχνικές σε μία μέθοδο υπερηχογραφήματος, το οποίο καταγράφει περισσότερα στοιχεία για την εξέλιξη του γλοιοβλαστώματος από όσα είχαν καταφέρει προηγούμενες προσπάθειες.

Το πρώτο εμπόδιο που έπρεπε να ξεπεραστεί ήταν να καταφέρουν να ξεχωρίζει το γλοιοβλάστωμα από τον περιβάλλοντα εγκεφαλικό ιστό στις εικόνες υπερήχων.

Η λύση βασίστηκε σε μια ιδιαίτερα έξυπνη μορφή βιολογικής μηχανικής. Ορισμένα βακτήρια παράγουν φυσικά μικροσκοπικές φυσαλίδες αερίου, γνωστές ως κυψελίδες αερίου. Οι ερευνητές καλλιέργησαν ανθρώπινα κύτταρα γλοιοβλαστώματος και τα τροποποίησαν γενετικά, εισάγοντας τα βακτηριακά γονίδια που είναι υπεύθυνα για αυτή τη διαδικασία.

Στη συνέχεια, τοποθέτησαν τα τροποποιημένα κύτταρα γλοιοβλαστώματος σε μια υδρογέλη-φάντασμα - ουσιαστικά ένα υλικό με σύσταση παρόμοια με εκείνη των ιστών, ώστε να ελέγξουν εάν οι φυσαλίδες βοηθούσαν το υλικό του γλοιοβλαστώματος να ξεχωρίζει στις εικόνες υπερήχων.

Αυτό το στάδιο ολοκληρώθηκε με επιτυχία. Το επόμενο βήμα ήταν να δοκιμάσουν την τεχνική σε εγκέφαλο ζωντανών ζώων.

Από τη θεωρία στην πράξη

Για να ελέγξουν το σύστημα σε ζωντανούς εγκεφάλους, οι ερευνητές εμφύτευσαν τα τροποποιημένα ανθρώπινα κύτταρα γλοιοβλαστώματος στον αριστερό θάλαμο τριών ποντικιών. Στη συνέχεια, για διάστημα 11 ημερών, η ομάδα χρησιμοποίησε επανειλημμένα το «τριαδικό» υπερηχογράφημα για να παρακολουθήσει τους όγκους καθώς εγκαθίσταντο και αναπτύσσονταν.

Η μία μέθοδος χρησιμοποιούσε τις κυψελίδες αερίου για να απεικονίσει τον ίδιο τον όγκο. Μια δεύτερη παρακολουθούσε τις μεταβολές στον όγκο του αίματος που συνδέονται με τη δραστηριότητα του εγκεφάλου, ενώ η τρίτη χρησιμοποιούσε μικροσκοπικές φυσαλίδες που εγχέονταν στην κυκλοφορία του αίματος, ώστε να χαρτογραφηθεί με εξαιρετική λεπτομέρεια το δίκτυο των αιμοφόρων αγγείων γύρω από τον όγκο.

Και, εντυπωσιακά, η τεχνική φάνηκε να λειτουργεί. Τα ποντίκια υποβλήθηκαν σε υπερηχογραφήματα ενώ ήταν ξύπνια και μπορούσαν να κινούνται πάνω σε μια μαλακή πλατφόρμα, με τα κεφάλια τους συγκρατημένα ώστε να περιορίζονται όσο το δυνατόν περισσότερο οι κινήσεις.

Καθώς κάθε όγκος μεγάλωνε και επεκτεινόταν, οι ερευνητές μπορούσαν να παρακολουθήσουν πώς κυριολεκτικά έσπρωχνε από τη θέση του τον παρακείμενο έξω γονατώδη πυρήνα (LGN), μια περιοχή του εγκεφάλου που επεξεργάζεται τις οπτικές πληροφορίες.

Ταυτόχρονα, η αύξηση της ροής του αίματος που φυσιολογικά συνοδεύει τη δραστηριότητα του LGN όταν το ποντίκι βλέπει κάτι ήταν μειωμένη στην πλευρά του όγκου, αν και η μείωση ήταν στατιστικά σημαντική μόνο σε ένα από τα ποντίκια. Σε ένα άλλο ποντίκι, η μείωση παρατηρήθηκε και στις δύο πλευρές.

Στη συνέχεια, ο όγκος αναδιαμόρφωσε το αγγειακό δίκτυο. Η απεικόνιση των αγγείων, η οποία πραγματοποιήθηκε υπό αναισθησία, έδειξε ότι τα αιμοφόρα αγγεία μετατοπίζονταν και αναδιοργανώνονταν γύρω από τον αναπτυσσόμενο όγκο. Στο ένα ποντίκι για το οποίο υπήρχαν πλήρη δεδομένα, το αίμα κινούνταν επίσης πιο αργά μέσα στα αγγεία γύρω από τον όγκο, με ενδείξεις ότι ορισμένα από αυτά στένευαν ή αποφράσσονταν.

Και ο όγκος φάνηκε να δημιουργεί το δικό του μικρόκοσμο, κρυμμένο μέσα στον εγκέφαλο. Καθώς ο όγκος του αίματος στον περιβάλλοντα εγκέφαλο αυξανόταν και μειωνόταν με συντονισμένο τρόπο, ο όγκος διατηρούσε τον δικό του ρυθμό, ο οποίος φαινόταν να μην σχετίζεται με όσα συνέβαιναν γύρω του.

Τι σημαίνει αυτό για το μέλλον της έρευνας

Σε αυτό το στάδιο, ωστόσο, δεν είναι πραγματικά δυνατό να προσδιοριστεί τι ακριβώς έκανε ο όγκος ή γιατί. Στόχος της έρευνας ήταν να διαπιστωθεί εάν η συγκεκριμένη τεχνική μπορούσε να παρακολουθήσει με λεπτομέρεια τις μεταβολές του γλοιοβλαστώματος σε ζωντανά και ξύπνια ποντίκια.

Για να κατανοηθεί τι σημαίνουν αυτές οι μεταβολές και εάν παρατηρούνται με συνέπεια σε μεγαλύτερο αριθμό ζώων, θα χρειαστεί περαιτέρω έρευνα.

Υπάρχουν επίσης σημαντικοί περιορισμοί. Πρόκειται για μια μελέτη επαλήθευσης της ιδέας, στην οποία συμμετείχαν μόλις τρία ποντίκια, με ένα μοντέλο γλοιοβλαστώματος που δεν αναπαράγει όλη την πολύπλοκη εικόνα της νόσου όπως εμφανίζεται στους ανθρώπους.

Το επόμενο βήμα θα είναι να δοκιμαστεί η τεχνική σε μεγαλύτερο αριθμό ζώων και σε πιο ρεαλιστικά μοντέλα καρκίνου του εγκεφάλου, ώστε να διαπιστωθεί εάν τα παράξενα μοτίβα που παρατήρησαν οι ερευνητές επιβεβαιώνονται.

Σε μελλοντικές έρευνες, η τεχνική θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για να παρακολουθεί τι συμβαίνει όταν χορηγείται μια θεραπεία - όχι μόνο εάν συρρικνώνεται ο όγκος, αλλά και πώς αντιδρούν ο εγκέφαλος και τα αιμοφόρα αγγεία που έχουν «μπλεχτεί» μαζί του.

Τελικά, οι ερευνητές ελπίζουν ότι παρακολουθώντας το γλοιοβλάστωμα να δημιουργεί τη δική του «φωλιά», θα μπορέσουν να καταλάβουν πώς να την καταστρέψουν - κλαδί-κλαδί.

Διαβάστε ακόμη

Από το διαμέρισμα των ηλικιωμένων η διαρροή φυσικού αερίου που προκάλεσε την έκρηξη στην Πλάκα - Τι βρήκε η ΔΑΕΕ

Άλλαξε την κατάθεσή της νοσηλεύτρια του ιατρείου για τον θάνατο του Μαζωνάκη - «Κάρφωσε» τους γιατρούς

«Κρατήστε γερά»: Η 87χρονη Μαρικάρμεν προτρέπει τους διαδηλωτές στην Ισπανία

Εντυπωσιακή ανακάλυψη: Επιστήμονες εντόπισαν πως ο καρκίνος χτίζει δική του «φωλιά» μέσα στον εγκέφαλο