在6部分系列中, 我们正在探索阻碍脑肿瘤研究领域进展的主要挑战。第一部分重点讨论脑肿瘤的发展。

大脑是我们身体中最复杂的器官, 控制着我们所做的几乎所有事情。我们的呼吸能力, 我们最早的记忆和最深刻的思想和情感都存放在一个大小为大葡萄柚的器官里。

在这一点上, 整个器官从微小的微观细胞中生长, 这个过程变得更加令人敬畏。

将这个过程拼凑在一起也许是人类已知的最复杂的谜题之一, 也是科学家几十年来试图解决的一个难题。

但是科学家们仍在困惑的不仅仅是健康脑组织的生长。这也是脑肿瘤的生长。这些疾病在大脑中发育的确切方式仍然有点神秘, 只有通过今天复杂的影像学和基因技术, 我们才开始解开病人脑中发生的事情。

为了尝试解决这个难题, 英国癌症研究已经把它作为新的脑肿瘤奖的挑战之一。我们的希望是, 通过解开脑肿瘤生长和发育的线索, 我们将揭示其生物学的重要特征, 开辟新的方法来解决这些疾病的未来。

脑肿瘤与其他癌症不同
每一种癌症都是不同的。即使在身体的同一部位, 一个人的癌症也可以看起来和行为与另一个不同。当谈到大脑时, 大约有130 种类型的脑瘤, 包括那些影响成人和儿童的肿瘤。

Dr Luis F. Parada
大多数脑肿瘤医生不是神经学家-路易斯· f. Parada 博士

在纽约纪念斯隆凯特林癌症中心的脑肿瘤中心主任路易斯 f. Parada 博士说, 大脑是一个独特的器官, 具有非常独特的特性。他认为, 直到现在, 科学家们对脑肿瘤的理解方法也不太正确。

"大多数脑肿瘤医生不是神经学家," 他说, "因此, 我们为其他类型的癌症设计的技术和治疗方法和对大脑的测试可能不是最聪明的策略。相反, Parada 对癌症医生的新浪潮感到兴奋, 他们的研究植根于对大脑生物学的更深入的理解。

研究人员面临的一些困难归结为看似简单的事情。首先, 大脑隐藏在头骨后面。这使得当肿瘤生长时, 很难看到发生了什么, 因此医生和研究人员需要使用先进的技术来尝试和想象大脑。研究动物, 如斑马鱼和苍蝇, 也可以帮助观察到大脑, 因为它生长和了解最早的事件在肿瘤形成。

另一个大问题是, 科学家们不能只是把大脑的碎片取出来看看发生了什么。大脑是一个微妙的器官, 如果某些部位被移除, 这会对人造成不可逆转的损害, 从人格的变化到身体的残疾。

Parada 说, 许多年来, 研究人员对大脑发育的看法可能是错误的。

"我被教导, 大脑在我们成长的时候是硬的, 大脑中的细胞是静止的。但我们现在所知道的是大脑中含有在一个人的生命中持续存在的干细胞。

这些专门的干细胞是脑肿瘤生长中最具争议的话题之一。

什么是脑干细胞和肿瘤干细胞？
干细胞是发育的重要组成部分, 因为它们具有改变形状的特性, 这意味着它们会变成不同的细胞类型, 在我们从胚胎发育或取代成年细胞死亡时, 它们可以帮助培养整个器官。脑干细胞是大脑的专门构造块, 可以分裂和生长成所有不同类型的神经细胞。

过去, 研究人员认为成年后的大脑可能不再含有这些干细胞。但我们现在知道他们中的许多人在我们的生活中继续存在.

当涉及到癌症时, 传统的思想学派一直认为脑肿瘤可以从成人大脑中的不同细胞类型中发展出来。但最近的研究表明肿瘤可能只会从特定的 ' 肿瘤干细胞 ' 中生长出来。.

生长缓慢的干细胞可以存在于大脑中, 有可能发展成癌症。这些细胞就像大脑中已经存在的其他干细胞, 但含有基因变化, 使它们更容易失控, 发展成癌症。

Parada 认为这是可能的情况, 虽然他说, 这还没有被证实为所有类型的脑肿瘤, "每一个新的证据都倾向于支持这一理论。

随着支持的增长, 需要揭开这些癌症干细胞在大脑中的特性。有了这些信息, 我们就有更大的机会去开发摧毁他们所造成的细胞和癌症的方法。

唤醒沉睡的干细胞, 将它们击倒
伦敦国王学院的癌症研究专家丽塔-Nunes 博士是那些没有排除其他类型的脑细胞在播种肿瘤之前可以成为癌症干细胞的人之一。

Dr Rita Sousa-Nunes
这是没有用的, 只有杀死迅速增长的细胞, 如果安静的人仍然-Nunes 博士

"我不认为有一个单一的答案," 她说, "这是可能的, 有一个特定的鸡尾酒突变的老鼠或人类, 可能导致肿瘤, 但不太可能。也许这就是为什么这些事件是相当罕见的原因。

Nunes 的大脑肿瘤是如何在苍蝇中发育的, 它突出了其他可能影响其生长的机制, 以及科学家如何阻止这些细胞的踪迹。

使一些癌症难以治愈的因素之一是癌细胞对治疗有抵抗力。癌症干细胞可以通过一种叫做静止的独特过程来抵抗治疗, 帮助他们躲避试图杀死它们的药物。就像冬眠的动物一样, 静止的细胞关闭了它们的一些系统, 使它们使用更少的能量, 并且不受活性细胞的同样的磨损和撕裂。

这意味着静止的癌症干细胞可以逃避癌症治疗, 如化疗, 旨在攻击非常繁忙, 精力充沛的癌细胞。因此, 虽然一些治疗可以杀死构成肿瘤的大部分细胞, 但仍有一组细胞会在治疗后苏醒, 再再生另一种癌症。

像 Parada 和 Nunes 的研究人员正在探索如何找到方法来阻止这种情况。

Nunes 的团队发现了大脑中静止的新特征。我们也许可以用它来对抗癌症干细胞。"相反, 你可能想让细胞脱离静止, 用目前的疗法来打击他们," 她推测。

虽然这听起来很奇怪, 但是服用缓慢生长的癌细胞并使它们生长得更快, 可能需要杀死它们。"如果安静的细胞仍然存在, 那么只杀死迅速生长的癌细胞是没有用的。

Parada 同意了。除了阻断构成大部分肿瘤的细胞的生长, 他说我们还需要 "找出杀死静止细胞的策略"。如果我们能做到这一点, 我们也许能够给整个肿瘤一个击倒的打击。

但它不仅是干细胞再生肿瘤的能力, 对癌症的发展至关重要。在某些生物体中, 脑干细胞有一个内部时钟, 它可以影响肿瘤生长的可能性。这是否是人的情况是未知的。

大脑中可能有时钟控制癌症的生长
Nunes 在果蝇中的工作表明, 大脑中可能发生致癌变化的基因称为普洛斯彼罗 (PROX1), 并不总是导致肿瘤。她和其他人的工作表明, 这取决于基因表达的强烈程度和时间。

"这些脑细胞在苍蝇有一个内部定时器和改变他们的属性随着时间的推移," 她说。"如果你在这些细胞中触发基因改变, 就会导致癌症, 但是如果你以后再做, 细胞的属性就改变了, 而你只是得到了细胞生长增加, 没有癌症."

在人类肿瘤中, Nunes 是特别兴奋的。"苍蝇身上的基因变化也被发现与人类癌症的增长有关。但是, 如果时机在我们的细胞中发挥作用, 我们还有待解决。它还没有被看到, 但可能性是诱人的。

这是一个遥远的目标, 但如果发现这种情况, 它指出了在癌症发展之前进行干预的潜在的新方法。如果科学家们能够计算出这些变化的时间, 导致细胞成为癌症或非癌性生长, 那么他们也许能够鼓励他们减少可能有害的路线。

Brain tumour research illustration

解开可能导致新疗法的生物学
Parada 和 Nunes 的工作植根于实验室。因此, 这是从被转变为新的治疗方式。但是我们从他们的研究中获得的知识使我们更接近这种可能性。

通过找出导致脑肿瘤生长的机制, 科学家可以找到新的靶点和治疗思路。如果没有这种工作, 以及这项研究所激发的合作和辩论, 许多今天的癌症治疗方法都不会存在。

但是, 就像一个拼图, 发现角落碎片首先帮助你完成整个画面, 这些早期发现帮助我们找到最终改善癌症患者结局的方法。

我们还有很长的路要走, 才能确切地说出脑肿瘤是如何开始和成长的, 但这是英国脑肿瘤研究奖的目标之一。

Nunes 相信它会 "引诱更多的神经科学家" 来聚焦于癌症。如果是这样的话, 我们可以利用他们的大脑知识, 把它转化为战胜癌症。

Parada 也感到乐观。"看到英国癌症研究聚焦于脑肿瘤, 真令人兴奋。正是这种专注的时刻, 往往会在研究中产生巨大的飞跃。

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