“Questo è un primo passo che fornisce una spiegazione visiva del perché i tumori possono essere ovunque nel cervello“, ha affermato Hsieh, primo autore dello studio e istruttore HMS in neurologia presso il Mass General. “Ora possiamo vedere dove hanno origine i neuroni connessi, studiare come si integrano con i gliomi e cercare opportunità per interrompere la crescita”.
Lo studio supera un ostacolo di lunga data alla visualizzazione e all’analisi dei neuroni che si collegano ai gliomi e dimostra un modo per far progredire lo studio delle interazioni tra tumori e sistema nervoso in senso più ampio.
Hsieh ha condotto il lavoro quando era ricercatrice associata in neurobiologia nel laboratorio di Bernardo Sabatini e in biologia cellulare nel laboratorio di Marcia Haigis nel Blavatnik Institute presso HMS. Haigis e Sabatini sono co-autori senior dello studio.
Come i gliomi hackerano la rete
I gliomi derivano dalla glia, cellule che svolgono funzioni essenziali nella modellazione e nel mantenimento dei circuiti neurali. Gli scienziati sapevano già che i neuroni formano sinapsi sulle cellule del glioma, ma non riuscivano a vedere dove si trovassero le altre estremità di quei neuroni (i corpi cellulari) nel cervello. Ciò oscurava l’identità dei neuroni.
Hsieh e il suo team sono riusciti a risalire alle origini dei neuroni che innervano il glioma utilizzando un virus della rabbia progettato per infettare solo specifiche cellule di interesse e per illuminare quelle cellule quando vi entra. Il virus viaggia dalla cellula tumorale attraverso il neurone che vi si collega.
I ricercatori hanno iniettato cellule di glioma umano nei cervelli dei topi e hanno atteso che i neuroni si collegassero ai tumori. Hanno quindi applicato il virus della rabbia per illuminare le cellule di interesse. Ben presto, hanno avuto un’immagine che illuminava i cervelli dei topi mostrando tutti i neuroni luminosi che portavano al glioma.
Le mappe hanno rivelato che i gliomi si agganciano a schemi preesistenti di cablaggio neuronale.
“I fili sono già lì; i gliomi si collegano semplicemente ad essi”, ha detto Hsieh. “Dirottano ciò che è già in atto anziché formare le proprie connessioni arbitrarie”.
E i ricercatori hanno osservato che questi neuroni hanno origine in tutto il cervello.
“Vengono dalla parte interna del cervello per arrivare al tumore”, ha detto Hsieh. “È affascinante il modo in cui funziona la rete neurale e come questi tumori super spaventosi si integrano e si infiltrano nell’intero sistema nervoso“.
Smascherare le identità segrete dei neuroni
Il team ha scoperto che la maggior parte dei neuroni che innervano il glioma che si estendono dalle zone più remote del cervello sono del tipo che produce glutammato, una delle principali sostanze chimiche del cervello che eccita i neuroni. Questa scoperta è in linea con le osservazioni precedenti secondo cui l’eccitazione neuronale stimola la crescita del glioma e che la comunicazione neurone-glioma coinvolge il glutammato.
Tuttavia, sottoinsiemi di neuroni di vasta portata che innervano il glioma hanno mostrato segni di produrre sia glutammato che un’altra sostanza chimica chiamata GABA, che inibisce l’attività neuronale. In alcune aree cerebrali, i neuroni che innervano il glioma provenienti da vicino al sito del tumore sembravano essere in gran parte GABAergici.
I risultati suggeriscono che i neuroni che interagiscono con le cellule del glioma sono più diversificati di quanto si pensi attualmente. Le implicazioni di ciò per la crescita e la diffusione del tumore non sono ancora note.
“Vediamo che il tumore è connesso ovunque. Se queste connessioni forniscano un percorso per andare ovunque è qualcosa che dobbiamo studiare”, ha detto Hsieh.
Il team ha sondato le proprietà elettriche dei neuroni che innervano il glioma e ha trovato alcune differenze tra loro e neuroni simili in cervelli senza glioma. Tali variazioni tra neuroni normali e neuroni che innervano il glioma o tra interazioni neurone-neurone e neurone-glioma offrono preziosi indizi a ricercatori come Hsieh, che cercano modi per intervenire nei processi cancerosi preservando al contempo la normale funzione.
“La necessità di sviluppare trattamenti per il glioma è urgente”, ha detto Hsieh. “I ricercatori hanno provato a curare i gliomi con farmaci che funzionano per altri tipi di cancro, ma la maggior parte di essi ha fallito”, ha osservato.
Leggi anche:Gliomi maligni: promettente un vaccino combinato con immunostimolante
“Svelando i fattori che determinano le interazioni tra glioma e neuroni e identificando meccanismi unici, possiamo esplorare strategie per interromperle, potenzialmente fermando i tumori sul nascere e prevenendone la recidiva“, ha affermato Hsieh.
Sebbene sappia che ci vorranno molti anni prima che le scoperte fatte in laboratorio si traducano in terapie per i suoi pazienti affetti da glioma e per altri in tutto il mondo, Hsieh rimane ottimista sul fatto che queste ultime intuizioni possano contribuire a far progredire la ricerca.
