重新思考脑癌：不仅仅是肿块，更是被“黑”入的神经回路
时间:2025-03-15 12:47 来源: 作者: 点击:次
最新研究挑战了长期以来认为脑转移导致的认知障碍仅由肿瘤的“肿块效应”引起的观点。研究表明，脑转移会改变大脑的化学环境并破坏神经通信。研究团队利用人工智能识别小鼠脑转移的存在，为早期诊断和更好的治疗提供了可能性。这项突破性研究为理解、诊断和治疗脑转移奠定了“范式转变”的基础。 关键发现
来源：CNIO 研究背景近一半的脑转移患者会出现认知障碍。传统观点认为，这是由于肿瘤压迫神经组织导致的“肿块效应”。然而，这一假设存在缺陷，因为肿瘤的大小与其对认知的影响往往不成正比。小肿瘤可能引起显著变化，而大肿瘤可能仅产生轻微影响。这是为什么？ 一项发表在《Cancer Cell》封面上的研究首次揭示，脑转移可能通过“黑”入大脑活动来影响认知功能。 研究方法与发现西班牙国家研究委员会（CSIC）和西班牙国家癌症研究中心（CNIO）的研究团队发现，当癌症扩散到大脑时，它会改变大脑的化学环境并破坏神经元之间的通信。神经元通过细胞及其周围环境中的生化变化产生和传递电脉冲进行通信。 在这项研究中，Manuel Valiente（CNIO）和Liset Menéndez de La Prida（Cajal研究所CSIC）的实验室合作，利用欧盟资助的NanoBRIGHT项目开发的新技术，结合其他资助机构（如MICINN、AECC、ERC、NIH和EMBO）的支持，开展了这项研究。 人工智能的验证研究人员测量了有和无脑转移的小鼠大脑电活动，发现两组动物的电生理记录存在显著差异。为了确认这种差异是由脑转移引起的，他们转向人工智能。 研究团队利用大量电生理记录训练了一个自动算法，该模型成功识别了脑转移的存在。系统甚至能够区分来自不同原发肿瘤（如皮肤癌、肺癌和乳腺癌）的脑转移。 这些结果表明，脑转移确实以特定方式影响大脑的电活动，留下了清晰且可识别的“签名”。 研究意义对作者而言，这项研究代表了脑转移发展的基本理解的“范式转变”，并对预防、早期诊断和治疗具有重要意义。 寻找针对神经认知效应的药物除了记录脑转移存在时大脑电活动的变化外，研究人员还开始探索可能解释这种改变的生化变化。通过分析受影响组织中表达的基因，他们鉴定出一种名为EGR1的分子，可能在这一过程中起重要作用。 这一发现为设计一种预防或缓解脑转移神经认知效应的药物提供了可能性。 CNIO脑转移组负责人Manuel Valiente解释说：“我们的多学科研究挑战了迄今为止公认的观点，即脑转移患者中常见的神经功能障碍仅由肿瘤的肿块效应引起。我们认为这些症状是肿瘤诱导的生化和分子改变导致大脑活动变化的结果。这是一个范式转变，可能对诊断和治疗策略产生重要影响。” Cajal研究所（CSIC）神经回路实验室主任Liset Menéndez de La Prida表示：“通过机器学习，我们能够整合所有数据，创建一个仅通过观察大脑电活动就能判断是否存在脑转移的模型。这种计算方法甚至可能能够早期预测脑转移的亚型。这是一项完全开创性的工作，开辟了一条未探索的道路。” 未来研究方向患者的认知研究与无创技术的发展这一研究结果的焦点转变意味着研究人员现在希望更系统地分析脑转移患者的认知状态。 Valiente认为这是最重要的下一步之一。关键将在于由CNIO发起并协调的国家脑转移网络（RENACER），该网络已用于生成世界上最大的活体脑转移样本库（在患者事先同意的情况下，手术干预期间收集的组织样本可供国际科学界使用），并将在其中引入参与患者的神经认知评估协议。 Liset Menéndez de La Prida将致力于整合大脑活动记录与相关分子的分析，以“开发新的脑肿瘤诊断探针”。这一任务与欧洲NanoBRIGHT项目一致，该项目旨在开发无创技术以研究大脑并治疗其病理，CSIC和CNIO均参与其中。 寻找保护大脑的药物另一个目标是使用上述策略寻找能够保护大脑免受癌症诱导的神经回路破坏的药物。 Valiente解释说：“我们将寻找参与脑转移诱导的神经元通信变化的分子，并评估它们作为潜在治疗靶点的可能性。” 除了CSIC团队开发的人工智能外，他们还将使用CNIO设计的METPlatform技术，在受脑转移影响的大脑组织样本上同时评估数百种化合物的潜在治疗活性。
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