Прогрессирование глиобластомы приостановили, защитив аксоны от разрушения

Медиана продолжительности жизни у пациентов с глиобластомой остается небольшой — всего 12–18 месяцев. Болезнь сопровождается изнурительными физическими симптомами и снижением когнитивных функций. Глиобластому обычно выявляют поздно, при этом для нее характерны гетерогенность, инфильтрация и подавление иммунитета — все это затрудняет поиск терапии. О ранних стадиях развития глиобластомы известно сравнительно мало. Есть свидетельства того, что у этого заболевания есть латентная бессимптомная фаза. Исследователи из Великобритании и Японии анализировали ранние стадии заболевания у мышиных моделей глиобластомы и у животных с ксенотрансплантатами, чтобы больше узнать о механизме развития заболевания.

У мышиной модели глиобластомы опухоль индуцируют в нейральных стволовых клетках субвентрикулярной зоны инактивацией опухолевых супрессоров Nf1, Pten и Trp53. Клетки мечены красителем tdTomato. Ткани мозга мышей анализировали на ранней (менее 8 недель после индуцирования опухолеобразования), промежуточной (8–12 недель), поздней (12–15 недель) и терминальной (более 15 недель, когда приходит время эвтаназии животных) стадиях.

Когда нейральные стволовые клетки покидают субвентрикулярную зону, они преимущественно колонизируют окружающее белое вещество (ранняя и промежуточная стадии). На терминальной стадии опухолевые клетки, напротив, в основном занимают серое вещество. Сначала раковые клетки пролифелируют медленно, но на поздних стадиях ускоряются. Схожие результаты были получены для мышей с ксенографтами от пациентов.

Авторы использовали пространственную транскриптомику на образцах нескольких мышей с ксенотрансплантатами, собранных на ранней и терминальной стадиях. На ранней стадии в белом веществе активно экспрессировались гены, ассоциированные с заживлением ран и организацией внеклеточного матрикса. На поздних стадиях экспрессия этих генов продолжала нарастать, к ним присоединялись гены, связанные с ангиогенезом, адгезией, миграцией и иммунным ответом. Напротив, гены, ассоциированные с миелинизацией, экспрессировались все слабее. Это говорит о том, что развивающиеся опухоли могут вызывать повреждение белого вещества, которое начинается на ранних стадиях заболевания и продолжается на протяжении всей болезни.

Прогрессирование опухоли также коррелировало с ранним и нарастающим снижением числа нейронов, затем — клеток олигодендроцитарного ряда на терминальной стадии, что указывает на демиелинизацию. Число астроцитов и микроглии возрастало в ранних очагах, а чисто миелоидных и эндотелиальных клеток — в терминальных очагах (последнее, вероятно, отражает активный ангиогенез).

Особенно заметны при анализе экспрессии генов в опухолях были признаки повреждения аксонов. Дегенерация аксонов является ранним ответом на травму мозга и ключевым фактором последующего воспаления и восстановления повреждения. Предположительно, в опухолях она тоже может инициировать воспаление. Схожие результаты были получены при анализе баз данных по пространственной транскриптомике глиобластом человека — сигнатуры здоровых аксонов ингибировались, сигналы повреждения аксонов возрастали с ростом плотности опухолевых клеток.

Далее опыты проводили на мышах с опухолями, которые развились из нейральных стволовых клеток. Часть их нейронов была мечена желтым флуоресцентным белком YFP. Чем больше росла опухоль, тем менее интенсивно светился YFP, начиная с промежуточной фазы с пиком на поздней стадии. В областях инфильтрации опухолей было меньше аксонов, наблюдались признаки их повреждения и дегенерации (разбухание, вакуолизация, накопление органелл и наличие конденсированной/темной аксоплазмы). Однако признаков демиелирования, протеинопатии или ишемии не было. Авторы предположили, что сжатие и механический стресс из-за инфильтрации опухолевых клеток приводят к потере аксонов. Потеря аксонов сопровождалась нарастающим нейровоспалением.

При механическом повреждении аксона развивается валлерова дегенерация (ВД) — программа аксональной гибели, опосредованная белком SARM1. Генетическая инактивация SARM1 подавляет ВД и сохраняет целостность нейронов в течение длительного времени после травмы. В настоящее время активно разрабатываются фармакологические ингибиторы SARM1 для лечения ряда нейродегенеративных заболеваний. Опухоли индуцировали в мышах с генотипом Sarm1−/−. Такие мыши теряли намного меньше аксонов.

Намеренная активация ВД индуцировала пролиферацию опухолевых клеток у мышей дикого типа, но не Sarm1−/−. У мутантных мышей также было снижено нейровоспаление. Но все это происходило только на ранних стадиях опухолеобразования. На поздних активация ВД не вела к активации пролиферации у мышей дикого типа.

Исследователи предположили, что ингибирование SARM1 может затормозить прогрессирование заболевания. Опухоли у мышей Sarm1−/− были менее агрессивными и плотными. Без ВД опухоль теряет «предпочтение» к белому веществу на промежуточной стадии. Таким образом, в опухолях дикого типа ВД способствует накоплению ранних опухолевых клеток в белом веществе, что приводит к формированию более плотных и локализованных опухолей на терминальной стадии заболевания. Напротив, при отсутствии ВД опухолевые клетки легче выходят из белого вещества и распространяются шире, формируя диссеминированные терминальные поражения.

Напоследок авторы секвенировали РНК единичных клеток терминальных опухолей (78 131 клетка у мышей дикого типа и 23 916 клеток у Sarm1−/−). В опухолях мышей дикого типа активно шел ангиогенез. Соотношение различных типов клеток у них было разным. Также в опухолях мышей дикого типа находилось больше иммунных клеток (макрофагов и T-клеток), тогда как у мышей Sarm1−/− было больше микроглии. В целом, ингибирование пути SARM1 значительно замедлило прогрессирование опухоли. Опухоли у мышей дикого типа были более плотными, ангиогенными и иммуносупрессивными. У Sarm1−/− мышей опухоли были более диффузными и менее воспаленными и более точно отражали нормальные нейронные линии. Мыши с делецией Sarm1 жили дольше, у них сохранялись двигательные функции.

Таким образом, подавляя прогрессирование рака и воздействуя на микросреду повреждения, можно приостановить развитие опухоли на более латентной, менее агрессивной стадии и улучшить течение заболевания. Воздействие на ВД может обеспечить дополнительное преимущество в виде сохранения неврологических функций, что имеет важное значение для качества жизни пациентов с глиобластомой.

Противосудорожный препарат габапентин продлил жизнь пациентам с глиобластомой