התאים הסרטניים
המתחזים לעצבים

תאי סרטן מתחברים לרשת תאי העצב המורכבת של המוח וניזונים ממנה, כך עולה מעבודתם של שלושה צוותי מחקר נפרדים. יכולת זו של תאי הסרטן עשויה להסביר את המאפיינים של גידולי מוח מסוימים, ולהצביע על דרכים חדשות לטיפול.

 גליומה הוא שם כולל לכל גידולי המוח שמקורם בתאי גְלִייה, שהם תאים התומכים בפעילות של תאי העצב במוח. יותר ממחצית מגידולי המוח הראשוניים (המתחילים במוח) הם גְלִיוֹמוֹת. גידולי גליומה המתפשטים ויוצרים גרורות נוטים להתפזר בצורה נרחבת בין רקמות המוח הבריאות ולפתח עמידות לטיפולים, אך בדרך כלל אינם מסוגלים לשלוח גרורות אל מחוץ למערכת העצבים המרכזית.

ממצאים חדשים משלושה מחקרים שהתפרסמו בו-זמנית בכתב העת המדעי Nature, שופכים אור על התכונות האופייניות של גידולי מוח אלו. הממצאים מראים שתאי הגידול מתחברים לתאי העצב במוח במבנים המכונים "סִינַפְּסוֹת מעוֹרְרוֹת". חיבורים אלה מגבירים את צמיחת הגידול ועוזרים לו לשרוד.

סינפסה היא שם כולל למרווח בנקודת החיבור בין תא עצב לתא המטרה שלו, שיכול להיות תא עצב אחר, תא שריר או תא השייך לאחת מבלוטות הגוף. במרווח הזה מתרחשת העברת אותות בין שני התאים. "סינפסה מעוררת" היא סינפסה הגורמת לתא המקבל את האות להעביר הלאה אות חשמלי, או מגדילה את הסיכוי שיעשה זאת. הסינפסה הכימית מכילה מולקולות, כדוגמת גלוּטָמַט, המשוחררות מהתא שלפני הסינפסה (התא הקדם-סינפטי) ונקלטות בתא מעבר לסינפסה (התא הפוסט-סינפטי) בקולטני גלוטמט הנקראים AMPA או NMDA. הפעלת הקולטנים, בעקבות הקישור לגלוטמט מאפשרת כניסת יונים (אטומים טעונים) לתוך התא ויצירת אות חשמלי. תאי הגְלִייה במוח נמצאים סמוך לסינפסות אלו, ויכולים לבקר את פעילותן על ידי הסטה של מולקולות הגלוטמט מהסינפסה. 

מחקרים קודמים הראו שתאי גליומה סרטניים, המתפתחים מתאי הגלייה, יוצרים מבנים דמויי צינורות מיקרוסקופיים הנשלחים לעבר התאים הסובבים אותם. מבנים אלו תורמים לשגשוג התאים הסרטניים ועוזרים להם להתפשט לאזורים אחרים במוח. מחקרים אחרים הראו כי בסוגים שונים של גליומות, תאי הגידול תלויים בפעילות של תאי עצב שכנים, אך הסיבה לכך לא הייתה ברורה עד לאחרונה.

תאי עצב, תאי גליומה ומה שביניהם

במחקר הראשון מבין השלושה, השתמשו החוקרים במיקרוסקופ אלקטרונים כדי לבחון מקרוב את מבני הצינוריות המיקרוסקופיים שיוצרים תאי הגליומה. הם השתמשו בתאי גידול שנלקחו ממוחות של בני אדם חולים, והשתילו אותם במוחות של עכברים. בדיקה מקרוב גילתה שבין מבני הצינוריות ובין תאי עצב שכנים קיימות סינפסות מעוררות הדומות בצורתן לסינפסות המקשרות בין תאי עצב רגילים. נוסף על כך, ראו החוקרים שעל פני הצינוריות נמצאים קולטני גלוטמט מסוג AMPA, ואילו בסביבתם נמצאות בועיות מיקרוסקופיות המכילות גלוטמט, שכנראה הגיע מתאי עצב שכנים.

כדי לקבוע אם הסינפסות בין תאי הגידול לתאי העצב מתפקדות באופן דומה לסינפסות הנוצרות בין תאי עצב, גירו החוקרים את תאי העצב הסמוכים לתאי הגליומה. גירוי זה גרם למעבר זרם חשמלי מהיר בתאי גליומה סמוכים, בדיוק באופן שבו זרם חשמלי עובר ברשת של תאי עצב במוח. החוקרים גם הבחינו שהגירוי החשמלי תרם ליכולת החלוקה של תאי הסרטן. מחקר נוסף העלה את אותו הממצא, ואף דיווח שמעבר הזרם החשמלי תלוי בנוכחות של קולטני גלוטמט על תאי הגליומה. 

שתי קבוצות המחקר בדקו אילו גֵנים מתבטאים בגידולי גליומה של אדם וגילו שתאי הגידול מבטאים גנים המביאים ליצירת קולטני גלוטמט או רכיבים מבניים אחרים החשובים ליצירת סינפסות מעוררות. תגלית זו מרמזת שתאי גליומה מנצלים את אותם המנגנונים המולקולריים המשמשים תאי עצב כדי ליצור סינפסות מעוררות בינם לבין התאים הסובבים אותם. באופן מפתיע, גילו החוקרים שאחד החלבונים המרכיבים את קולטן הגלוטמט המתבטא בתאי גליומה שונה במבנהו מזה המתבטא בתאי עצב. ממצא זה פותח צוהר לפיתוח תרופות שיעכבו רק את הקולטן המתבטא על תאי הגליומה, בלי לפגוע בקולטנים של תאים בריאים.

בצעד הבא החוקרים בשתי המעבדות חסמו את היכולת של קולטני הגלוטמט של תאי הגידול לקשור את מולקולות הגלוטמט, באמצעות תרופות מעכבות או מניפולציות גנטיות. טיפולים אלו שיפרו את שיעור ההישרדות של העכברים שהושתלו בהם תאי גליומה של אדם, בהשוואה לעכברי קבוצת הביקורת, שקולטני הגלוטמט שלהם לא נחסמו. מכך הסיקו החוקרים שהפעלה של תאי העצב מאפשרת קשירה של מולקולות גלוטמט לקולטנים שעל תאי הגליומה וכניסה של יונים לתוך התאים. בשתי קבוצות המחקר, הבחינו החוקרים כי עלייה באותות החשמליים בתוך תאי הגידול הביאה להגירה מוגברת שלהם ושל תאי גידול אחרים שהיו מקושרים אליהם.

יחד, ממצאי שני המחקרים מצביעים על כך שתאי גליומה יכולים ליצור סינפסות מעוררות עם תאי עצב סמוכים. תאי הגליומה "גונבים" את מולקולות הגלוטמט, שנקשרות לקולטנים על גבי תאי הסרטן וגורמות ליצירת אות חשמלי. תאי הסרטן יוצרים רשת פעילה של תאי גידול, שעל ידי מעבר של אותות חשמליים ביניהם מצליחים לשרוד, לשגשג ואף להתפשט במוח. הנוכחות של סינפסות מעוררות בין תאי עצב לתאי הסרטן מסבירה מדוע העברת אותות בתיווך גלוטמט תורמת להישרדות ולפולשנות של תאי גליומה במוח.

גרורות במוח

מחקר שלישי, שחקר את היכולת של תאי סרטן השד לשלוח גרורות למוח, מצא שתאים אלו פועלים באותו האופן שבו פועלים תאי הגליומה. החוקרים הזריקו תאי סרטן שד של אדם למוחות של עכברים והתבוננו בהם במיקרוסקופ. להפתעתם, גילו החוקרים כי גם תאים אלו מסוגלים ליצור סינפסות מעוררות עם תאי עצב סמוכים.

כאשר בחנו את ביטוי הגנים בתאי סרטן השד, ראו החוקרים שהם מבטאים רמות גבוהות של גנים המובילים ליצירת קולטני גלוטמט מסוג NMDA. נוסף על כך, תאי הסרטן מבטאים חלבון בשם נוירוליגין, שמסייע בהידבקות בין תאים ותורם ליצירת סינפסות בין תאי עצב. 

כדי לבדוק אם גם כאן, קולטני הגלוטמט מסייעים לתאי הסרטן לשגשג, הזריקו החוקרים למוחות של עכברים תאי סרטן שד שהונדסו לבטא פחות קולטני גלוטמט. עכברים אלו חיו יותר זמן בהשוואה לעכברים שהוזרקו להם תאי סרטן בעלי רמות תקינות של הקולטן. תוצאות אלו מעידות כי אותות חשמליים המתווכים על ידי קולטני גלוטמט מסייעים גם לתאי סרטן השד לשגשג ולהתפשט במוח.

שלושת המחקרים מדגימים כי גידולים במוח יכולים ליצור קשרים סינפטיים עם תאי עצב בעזרת המנגנונים המולקולריים המסייעים ביצירת סינפסות בין תאי עצב. האותות החשמליים העוברים בסינפסות בין תאי עצב במוח תורמים להתמיינות התאים, לחלוקה התקינה שלהם ולהישרדותם. בתאים סרטניים, אותם תהליכים בדיוק מסייעים בהתפשטות הגידול ועושים אותו קטלני יותר. הממצאים של שלושת המחקרים מסמנים אפשרות לפיתוח טיפולים חדשים נגד גידולים במוח, על ידי עיכוב הפעילות של קולטני הגלוטמט הנמצאים על גבי תאי הסרטן. האתגר הגדול שבפניו ניצבים החוקרים והרופאים הוא לפתח טיפול שיפגע בקשרים בין תאי הסרטן – בלי לפגוע בתקשורת החיונית בין תאי העצב במוח.