Μια νέα μελέτη που διεξήχθη στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας (ΙΜΒΒ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) και δημοσιεύτηκε χθες στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό PNAS, διερευνά τις οδούς μέσα από τις οποίες οι εσωτερικές διεργασίες των καρκινικών κυττάρων και οι αλληλεπιδράσεις με το μικροπεριβάλλον τους, οδηγούν στην ανάπτυξη όγκου στον εγκέφαλο και την πορεία του προς την κακοήθεια.

Δρ. Χρυσάνθη Βουτυράκη, καθ. Χρήστος Δελιδάκης, Δρ. Ευανθία Ζαχαριουδάκη

Κάθε χρόνο, 6 στους 100.000 ανθρώπους (παιδιά και ενήλικες) λαμβάνουν διάγνωση κάποιας μορφής καρκίνου στον εγκέφαλο και στο νευρικό σύστημα. Οι περισσότεροι θα υποβληθούν σε συνδυαστική θεραπεία με ακτινοβολίες και χημειοθεραπεία, ωστόσο μονάχα το 33% θα επιβιώσει για 5 χρόνια. Το προσδόκιμο ζωής για την πλειοψηφία θα είναι 18 μήνες με δύο χρόνια.

Ενώ υπάρχει έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον για τους νευρικούς καρκίνους, οι υφιστάμενες θεραπείες εξακολουθούν να μην είναι πολύ αποτελεσματικές. Ο λόγος έγκειται στο γεγονός ότι οι νευρικοί όγκοι αποτελούνται από ποικίλα κύτταρα, καρκινικά και μη. Μόνο ένα υποσύνολο αυτών φέρει τον συνδυασμό των μεταλλαγών που συμβάλλει στη γέννηση και διατήρηση του όγκου, ωστόσο είναι άγνωστο με ποιους μηχανισμούς δρουν οι ομάδες αυτών των κυττάρων. Τα κύτταρα αυτά ονομάζονται καρκινικά βλαστικά κύτταρα και πιστεύεται ότι, για να επιτύχουν την ανάπτυξη του όγκου, χρησιμοποιούν διαδικασίες με τις οποίες, υπό φυσιολογικές συνθήκες, τα νευρικά βλαστικά κύτταρα δημιουργούν νευρώνες και γλοιοκύτταρα, κατά την ανάπτυξη και την επισκευή ιστού μετά από βλάβη.

Η ερευνητική κοινότητα πιστεύει ότι η πορεία ενός όγκου προς την κακοήθεια είναι συνήθως απόρροια ενός συνδυασμού απορυθμισμένων εσωτερικών διαδικασιών στα καρκινικά βλαστικά κύτταρα και αλληλεπιδράσεων με τους γείτονές τους, όπως κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που διηθούν τον όγκο.

(Αριστερά) Εικόνα που απεικονίζει τομή μιας μύγας –ξενιστή η οποία φέρει νευρικό όγκο. Λίγα καρκινικά κύτταρα εγκεφάλου (μωβ) ενέθηκαν στην κοιλιά της μύγας. Δεκατέσσερις μέρες αργότερα έχουν επεκταθεί σε όλο της το σώμα, φτάνοντας μέχρι και το κεφάλι. Τα μακροφάγα (πράσινο) και τα καρκινικά κύτταρα (μωβ) συχνά γειτνιάζουν και αλληλεπιδρούν.

(Δεξιά) Μακροφάγα (πράσινο) καταβροχθίζουν και αποικοδομούν καρκινικά νευρικά κύτταρα

Για να μελετήσουν τους μηχανισμούς ογκογένεσης και κακοήθειας στον εγκέφαλο, οι ερευνητές του ΙΜΒΒ Δρ. Χρυσάνθη Βουτυράκη, Δρ. Ευανθία Ζαχαριουδάκη και ο καθηγητής Χρήστος Δελιδάκης (Τμ. Βιολογίας, Πανεπιστήμιο Κρήτης) χρησιμοποίησαν ως μοντέλο τη Δροσόφιλα, γνωστή και ως μύγα του ξυδιού, που με έναν απλό γενετικό χειρισμό μπορεί να αναπτύξει όγκους νευρικών βλαστοκυττάρων.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι, καθώς ο όγκος προχωράει προς την κακοήθεια, η αναπτυξιακή διαδικασία που σχετίζεται με τη νευρική διαφοροποίηση φθίνει, ενώ ταυτόχρονα ενεργοποιούνται οι διαδικασίες που σχετίζονται με αύξηση/πολλαπλασιασμό κυττάρων, τον μεταβολισμό και την ανοσοποίηση. Κάνοντας χρήση επιτηδευμένων γενετικών εργαλείων έδειξαν ότι δύο μονοπάτια που σχετίζονται με την κυτταρική αύξηση, συγκεκριμένα το ογκογονίδιο Myc και ο υποδοχέας της ινσουλίνης, είναι απαραίτητα για την εξέλιξη των όγκων προς την κακοήθεια. Επίσης διαπίστωσαν ότι τα μακροφάγα της μύγας ξενιστή (οι στρατιώτες πρώτης γραμμής άμυνας ενός οργανισμού κατά την εισβολή παθογόνων μικροοργανισμών) διεισδύουν στους όγκους και αντιστέκονται στην ανάπτυξή τους μέσα στον ξενιστή. Η παρατήρηση έδειξε ότι τα μακροφάγα τρώνε καρκινικά κύτταρα (μια διαδικασία γνωστή με το όνομα φαγοκυττάρωση) καθυστερώντας έτσι την ανάπτυξη του όγκου. Όταν στα μακροφάγα μειώσουμε έναν επιφανειακό υποδοχέα που συμμετέχει στη φαγοκυττάρωση μικροοργανισμών, αδυνατούν να δεσμεύσουν αποτελεσματικά τα καρκινικά κύτταρα, με αποτέλεσμα ο όγκος να μεγαλώνει πιο γρήγορα και να σκοτώνει ταχύτερα τον ξενιστή του. Ενώ η φαγοκυττάρωση αντιστέκεται στην εξάπλωση του όγκου, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα μακροφάγα έχουν επίσης την ικανότητα να επιταχύνουν την ανάπτυξη του όγκου μέσω της παραγωγής ελεύθερων ριζών οξυγόνου (ROS) οι οποίες συμβάλλουν στη θνητότητα του ξενιστή.

Τα ευρήματα αυτά συμβάλλουν στην καλύτερη κατανόηση των στρατηγικών ανάπτυξης των νευρικών όγκων και των σύνθετων αλληλεπιδράσεών τους με το μικροπεριβάλλον τους. Μελλοντικά, θα μπορούσαν να αποτελέσουν κατευθυντήριες γραμμές για μελέτες σε θηλαστικά. Επίσης, θα μπορούσαν να συμβάλλουν στον σχεδιασμό και την ανάπτυξη νέων και αποτελεσματικών χημικών η ανοσολογικών στρατηγικών για τη στόχευση της ικανότητας πολλαπλασιασμού των καρκινικών κυττάρων σε όγκους που σχετίζονται με τον εγκέφαλο και το νευρικό σύστημα, με απώτερο στόχο τη βελτίωση του προσδόκιμου ζωής σε καρκινοπαθείς.

Για τη διεκπεραίωση αυτής της εργασίας, η ερευνητική ομάδα στο ΙΜΒΒ έλαβε χρηματοδότηση από το Ελληνικό Ίδρυμα Έρευνας και Καινοτομίας (ΕΛΙΔΕΚ), το Worldwide Cancer Research και το Ίδρυμα Fondation Sante.

Η επιστημονική δημοσίευση στο PNAS: https://doi.org/10.1073/pnas.2221601120