2023第一屆「心智與腦科學」 - 心理、神經、與大腦 科普寫作徵文 Ｂ組神經生物科學－佳作：陽明交通丁Ｏ芷
多型性膠質母細胞瘤(glioblastoma)是最常見的膠質瘤(gliomas)，多型性膠質母細胞瘤的兒童患者存活時間中位數只有12-15個月，整體存活率更是不到1/5。Taylor與他的研究小組在2023年11月發表的論文中提出腦癌細胞使用與神經細胞類似的可塑性機制，加強與神經元突觸間連結增加存活，並使用小鼠進行實驗，期許能為腦癌治療有新的突破。
大腦是個複雜的器官，具有神經可塑性(neuronal plasticity)，透過突觸的連結改變，能夠增強、削弱甚至改變大腦構造。其中，興奮性突觸與神經可塑性有密切關係，目前最為人所知的可塑性調控路徑—AMPA受體(AMPA receptor, AMPAR)能夠快速傳遞興奮性訊息，它能調控Ca2+通過細胞膜的入口，也就是所謂的去極化(depolarization)。腦瘤與神經細胞間的連結即是使用AMPAR，造成神經活動的改變。在Taylor等人的研究中發現腦瘤周圍的神經可以和癌細胞形成興奮性突觸，藉由神經可塑性增加與神經間的連結，以增加存活率。
在大多數多型性膠質母細胞瘤的兒童患者中，可以發現高濃度的腦中神經滋養因子受器(tropomyosin-related kinase receptor, TrkB)。腦中神經滋養因子受器會收到腦源性神經營養因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)活化，而它們之間的訊號傳遞，能夠控制神經的成長、存活以及可塑性。兒童腦瘤中高濃度的TrkB使Taylor與同僚認為這個訊號機制或許在腦瘤的不正常突觸中扮演重要的角色。他們發現依賴TrkB的神經可塑性機制在突觸的AMPAR有增加的趨勢，能夠強化突觸連結並提升神經活動，這有可能成為影響腦瘤活力的一個方法。
Taylor等人透過光遺傳學刺激遭移植人類腦瘤細胞的老鼠神經，發現腦瘤的成長獲得顯著的成長，且存活時間減少。然而，在減少BDNF的老鼠中，他們發現神經刺激對腦瘤的進展明顯減少。由此可知，BDNF增強了活體老鼠中腦瘤的增殖。與神經可塑性的機制一樣，他們發現對膠質瘤細胞使用BDNF時能夠增加AMPAR到細胞膜上的運輸。其中，BDNF的基因表現對於膠質瘤細胞的影響不大，而是以蛋白質的形式扮演此機制中的主要角色。
「總之，這些發現表明 BDNF-TrkB 訊號傳導促進惡性突觸可塑性並增強腫瘤進展。」Taylor等人在論文中寫道。針對這項腦癌細胞存活可能與神經可塑性機制相似的研究，可能使未來對於腦瘤的治療提供一條新的管道。Taylor等人指出，針對神經可塑性的路徑，可以使用目前已經被證明對於其他惡性腫瘤有療效的pan-TRK抑制劑(像是entrectinib或larotrectinib)在兒童膠質瘤的治療上，應該也可以減少膠質瘤的生存與侵犯。
儘管這些藥物還未實際進行人體試驗確定在人體上對於治療腦瘤的成效，未來還需要以更縝密的計劃以及更多的研究成果來確定其成效，Taylor等人的研究仍為醫學在腦瘤的治療上帶來新的曙光，期許未來能透過對於這項機制的瞭解拯救更多受腦瘤所苦的患者。
參考資料
1.Taylor, K. R. et al(2023, November 01). Glioma synapses recruit mechanisms of adaptive plasticity. Nature, 623, 366-374. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06678-1
2.Matthew B. Dalve(2023, November 06). Brain cancer thrives by hijacking mechanisms to boost synapse strengh. Nature, 623, 260-262. https://www.nature.com/articles/d41586-023-03306-w
3.Kendra Cherry(2022, November 08). What is neuroplasticity? Verywell mind. https://www.verywellmind.com/what-is-brain-plasticity-2794886
