При редком, но серьезном осложнении рака собственная иммунная система организма может начать атаковать мозг, вызывая быструю потерю памяти и когнитивный дефицит. Что спровоцировало эту внезапную биологическую гражданскую войну, по большей части неизвестно.
Теперь исследователи из Университета здравоохранения штата Юта обнаружили, что некоторые опухоли могут выделять белок , похожий на вирус, запуская вышедшую из-под контроля иммунную реакцию, которая может повредить клетки мозга . Их результаты были опубликованы в Cell .
Быстрая иммунная атака
Джейсон Шепард, доктор философии, доцент кафедры нейробиологии в Университете здравоохранения штата Юта и последний автор исследования, объясняет, что быстрое нарастание симптомов, которые могут включать изменения в памяти и поведении , потерю координации и даже судороги, является признак заболевания, называемого анти-Ма2 паранеопластическим неврологическим синдромом.
Это заболевание входит в группу связанных с раком неврологических синдромов, которые встречаются менее чем у одного из 10 000 человек, больных раком. Точные симптомы этих заболеваний различаются, но все они связаны с быстрыми иммунными реакциями на нервную систему. «Симптомы проявляются быстро и могут быть весьма изнурительными», — говорит Шеперд.
«Это увлекательное исследование показывает, как опухолевые клетки могут манипулировать окружающей средой», — говорит Нели Ульрих, доктор философии, исполнительный директор Комплексного онкологического центра при Институте рака Хантсмана при Университете Юты и президентский профессор Джона М. и Карен Хантсман в Университете Юты. Исследования рака в Университете США.
«Мы надеемся, что это инновационное трансдисциплинарное исследование положительно повлияет как на жизнь больных раком, так и на жизнь тех, кто испытывает неврологические симптомы ».
Стейси Л. Кларди, доктор медицинских наук, невролог из U of U Health и соавтор исследования, добавляет: «Большинство пациентов начинают испытывать эти необычные неврологические симптомы еще до того, как узнают, что у них рак».
Эти быстро возникающие симптомы являются результатом того, что иммунная система внезапно начинает атаковать определенные белки, обнаруженные в мозге. Ученые знали, что эта вспышка иммунитета часто нацелена на белок под названием PNMA2. Но никто не знал, почему PNMA2 вызывает такой сильный иммунный ответ, из-за чего исследователи не могли найти способы его предотвратить.
«Мы не понимаем, что происходит на клеточном или молекулярном уровне , что на самом деле вызывает синдром», — говорит Кларди, — «и понимание механизма заболевания имеет решающее значение для разработки более эффективных методов лечения».
Вирус, похожий на
Чтобы выяснить, как PNMA2 запускает иммунную реакцию , Цзюньцзе Сюй, аспирант в области нейробиологии в U of U Health и ведущий автор исследования, изучил структуру белка с помощью современной микроскопии. Когда он увидел первое четкое изображение белка, он был «очень, очень взволнован», говорит Сюй. Множественные белки PNMA2 спонтанно самоорганизовались в 12-сторонние комплексы, которые поразительно напоминали геометрические белковые оболочки некоторых вирусов.
Исследователи обнаружили, что одной из здоровых функций иммунной системы является атака на вирусы, а вирусоподобная структура PNMA2 делает ее особенно уязвимой для атак. Фактически, в экспериментах на мышах иммунная система атаковала белок PNMA2 только тогда, когда он был собран в вирусоподобные комплексы.
Неправильное место, неподходящее время
Ученые обнаружили, что расположение PNMA2 в организме также является важной частью загадки. «Обычно этот белок экспрессируется только в мозге, в нейронах, — говорит Сюй, — но некоторые раковые клетки могут его экспрессировать, что может вызвать иммунный ответ».
Пока PNMA2 остается в мозге, иммунная система не будет на него реагировать. Но в редких случаях опухоль в другом месте тела начинает вырабатывать белок PNMA2. А когда иммунная система обнаруживает белок PNMA2 вне мозга, она реагирует так же, как на любого инородного захватчика. Иммунная система вырабатывает антитела, которые связываются с незнакомым веществом, и эти антитела направляют иммунные клетки на атаку.
Но после активации иммунная система не просто атакует PNMA2, вырабатываемый раком. Он также нацелен на части мозга, которые обычно производят PNMA2, включая области, участвующие в памяти, обучении и движении. Мозг обычно имеет определенную степень защиты от иммунной системы, но рак ослабляет этот барьер, делая мозг особенно уязвимым для этого иммунного нападения.
В будущей работе исследователи стремятся выяснить, какой аспект иммунного ответа приводит к быстрому ухудшению когнитивных функций пациентов: сами антитела, иммунные клетки, попадающие в мозг, или некоторая комбинация того и другого.
По словам Шеперда, понимание того, как иммунная система вызывает неврологические симптомы, может помочь ученым разработать целенаправленное лечение.
«Если мы покажем, что антитела PNMA2 являются виновниками неврологических симптомов, вы могли бы найти способ заблокировать попадание этих антител в мозг или зачистить их чем-нибудь в качестве лечения… Если вы сможете облегчить некоторые из этих неврологических симптомов , это действительно было бы грандиозно».
