Un studiu a descoperit că celulele canceroase pulmonare îşi pot dezvolta propria reţea electrică în interiorul tumorilor, la fel ca neuronii din Sistemul Nervos Central (SNC).
Cercetătorii de la Institutul Francis Crick, din Londra, au descoperit că unele celule canceroase pulmonare deosebit de agresive îşi pot dezvolta propria reţea electrică, precum cea întâlnită în sistemul nervos al organismului. Această proprietate unică ar putea să le facă mai puţin dependente de mediul din jurul tumorii şi chiar să se răspândească mai uşor.
Cancerul pulmonar cu celule mici (SCLC) este unul dintre cele mai greu de tratat tipuri de cancer şi adesea s-a răspândit deja în momentul în care persoanele sunt diagnosticate. Acest cancer apare în principal din celulele neuroendocrine (NE), care ajută la reglarea fluxului de aer şi sânge din plămâni.
Într-o cercetare publicată miercuri în revista Nature, echipa de la Crick a căutat activitatea electrică în eşantioane de SCLC umane şi de şoarece, cu scopul de a determina dacă o astfel de activitate poate sta la baza agresivităţii acestui tip de cancer.
Folosind tehnici neuroştiinţifice, ei au descoperit că celulele SCLC au ieşit „din reţea”. Acestea erau capabile să îşi genereze propria activitate electrică, construindu-şi propria reţea electrică în interiorul tumorii şi devenind independente de principala sursă de energie electrică a organismului, inclusiv de fibrele nervoase din jurul tumorii.
Menţinerea alimentării celulelor canceroase
Deoarece emiterea semnalelor electrice necesită multă energie, cercetătorii au investigat modul în care această energie era generată.
În timp, echipa a observat schimbări importante în expresia genelor pe măsură ce cancerul evolua, ceea ce a dus la pierderea identităţii unor a dintre celulele neuroendocrine şi la transformarea lor în celule canceroase non-neuroendocrine (non-NE).
De asemenea, cercetătorii au mai observat că, împreună, aceste celule canceroase au colaborat pentru a promova dezvoltarea tumorii. Genele care permit comunicarea electrică au fost activate în celulele neuroendocrine, iar genele legate de producerea unui mediu favorabil au fost activate în celulele non-neuroendocrine.
Cercetătorii au observat că celulele NE şi non-NE prezentau o relaţie similară cu cea a neuronilor şi astrogliilor - celulele electrice ale creierului şi celulele învecinate de menţinere care le susţin.
La fel ca procesele observate în creier, celulele non-NE transferau lactatul, o sursă de energie alternativă şi eficientă pentru celulele neuroendocrine, pentru a le ajuta să îşi alimenteze activitatea electrică. Blocarea pompei de lactat a redus activitatea electrică a celulelor neuroendocrine, demonstrând că această relaţie este importantă pentru susţinerea tumorii.
Cercetătorii au descoperit că unele celule agresive de cancer pulmonar îşi pot dezvolta propria reţea electrică, la fel ca cea întâlnită în sistemul nervos al organismului. Folosind tehnici neuroştiinţifice, cercetătorii au descoperit că celulele cancerului pulmonar cu celule mici (SCLC) au fost capabile să se „deconecteze”. Celulele au fost capabile să îşi genereze propria activitate electrică, construind o reţea electrică în interiorul tumorii, devenind independente de alimentarea electrică principală a organismului.Credit: Instiutul Francis Crick, 12 februarie 2025
Activitatea electrică conduce la agresivitate
În ciuda faptului că au aceleaşi modificări cancerigene în ADN-ul lor, cercetătorii au observat la şoareci că celulele non-neuroendocrine nu s-au răspândit şi nu au creat tumori în altă parte a corpului.
Astfel, pentru a determina impactul activităţii electrice în celulele neuroendocrine, echipa a utilizat o toxină din peştele puffer numită tetrodotoxină (TTX), care suprimă activitatea electrică. Ei au observat că TTX nu a ucis celulele neuroendocrine din vasele de laborator, dar a redus potenţialul lor de a forma tumori pe termen lung, fără niciun efect asupra celulelor non-neuroendocrine.
În cele din urmă, echipa a analizat markerii moleculari ai activităţii electrice crescute într-o cohortă de persoane cu SCLC, constatând că aceşti markeri erau crescuţi în celulele canceroase în comparaţie cu celulele sănătoase adiacente.
De asemenea, au observat că, pe măsură ce cancerul evolua, celulele non-neuroendocrine prezentau markeri care sugerau că pompau tot mai mult lactat. Aceste modificări ale modelului de alimentare al celulelor neuroendocrine sunt distincte de majoritatea celorlalte tipuri de cancer care nu îşi pot construi propria reţea electrică.
Împreună, aceste rezultate sugerează că activitatea electrică a celulelor neuroendocrine determină capacitatea tumorii de a creşte şi de a se răspândi, o cauză majoră de deces prin cancer la pacienţi.
„Cercetarea noastră arată că celulele neuroendocrine din SCLC au capacitatea de a se «deconecta de la reţea», începând să îşi genereze propria alimentare electrică şi fiind, de asemenea, alimentate de celule non-NE care le susţin, mai degrabă decât de sursele de energie utilizate de majoritatea celorlalte celule", a declarat Paola Peinado Fernandez, cercetător postdoctoral şi coautor principal al studiului, într-un comunicat.
„Am identificat o caracteristică care face aceste tipuri de cancere mai agresive şi mai greu de tratat. Credem că această autonomie dobândită de celulele canceroase le-ar putea elibera de dependenţa de mediul lor”, a completat cercetătoarea.
„Ştiam că unele celule canceroase pot imita comportamentul neuronal, dar nu ştiam cum ar putea influenţa dezvoltarea unei reţele electrice independente dezvoltarea bolii. Prin combinarea tehnicilor de neuroştiinţă şi de cercetare a cancerului, am fost capabili să privim această boală dintr-o perspectivă diferită", a completat Leanne Li, şefa Laboratorului de Cancer şi Neuroştiinţe de la Crick.
Există încă un drum lung de parcurs pentru a înţelege impactul biologic al acestei activităţi electrice şi mecanismele specifice ale bolii care fac tumora mai agresivă şi mai greu de tratat, dar cercetătorii speră că, prin înţelegerea modului în care aceste celule canceroase sunt alimentate vor putea expune vulnerabilităţi care ar putea fi vizate de viitoarele tratamente.
Următorii paşi pentru echipa de cercetare sunt studierea impactului activităţii electrice în alte tipuri de cancere şi investigarea dacă ţintirea acestei proprietăţi în cancerul pulmonar cu celule mici ar putea indica noi opţiuni de tratament.
Activitate electrică (sclipiri de lumină) în celulele canceroase pulmonare cu celule mici într-un vas de laborator. Credit: Maksym Kopanitsa. Credit: Instiutul Francis Crick, 11 februarie 2025
