Рак вызывает атаку на мозг через реакцию иммунной системы — Cell

Исследователи обнаружили, что некоторые опухоли вызывают серьезную иммунную реакцию, проявляясь ухудшением памяти и когнитивным дефицитом, состояние, известное как анти-Ma2 паранеопластический аутоиммунный энцефалит. Этот редкий синдром, поражающий менее одного из 10 000 больных раком, возникает в результате атаки иммунной системы на белки головного мозга, напоминающие вирусные структуры.

Исследование показывает, что опухоли могут вырабатывать белок PNMA2, который образует вирусоподобные комплексы, вызывая иммунную атаку. Это исследование поможет разработать целенаправленное лечение синдрома, что потенциально облегчит разрушительные неврологические симптомы у больных раком.

При редком, но серьезном осложнении рака собственная иммунная система организма может начать атаковать головной мозг, вызывая быструю потерю памяти и когнитивный дефицит. Что спровоцировало внезапную биологическую гражданскую войну, по большей части неизвестно.

Теперь исследователи из Университета здравоохранения штата Юта (University of Utah) обнаружили, что некоторые опухоли могут выделять белок, похожий на вирус, запуская вышедшую из-под контроля иммунную реакцию, которая может повредить клетки мозга. Их результаты опубликованы в научном журнале Cell.

Быстрая иммунная атака

Автор исследования Джейсон Шеперд (Jason Shepherd) из Университета здравоохранения штата Юта (University of Utah Health) объясняет, что быстрое нарастание симптомов, которые могут включать изменения в памяти и поведении, потерю координации и даже судороги, является признаком заболевания, называемого анти-Ma2 паранеопластический аутоиммунный энцефалит.

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, направленными против нервной системы.

«Симптомы проявляются быстро и могут быть весьма изнурительными», — комментирует Шеперд.

«Это увлекательное исследование показывает, как опухолевые клетки могут манипулировать окружающей средой», — добавляет Нели Ульрих (Neli Ulrich). «Мы надеемся, что это инновационное трансдисциплинарное исследование положительно повлияет как на жизнь больных раком, так и на жизнь тех, кто испытывает неврологические симптомы».

Стейси Кларди (Stacey Clardy), невролог 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», — добавляет Кларди, — «и понимание механизма заболевания имеет решающее значение для разработки более эффективных методов лечения».

Чтобы выяснить, как PNMA2 запускает иммунную реакцию, Цзюньцзе Сюй (Junjie Xu), ведущий автор исследования, изучил структуру белка с помощью современной микроскопии.

Когда он увидел первое четкое изображение белка, то был «очень, очень взволнован», рассказывает 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, но некоторые раковые клетки могут его экспрессировать, что может вызвать иммунный ответ», — объясняет Сюй.

Пока PNMA2 остается в мозге, иммунная система не будет на него реагировать. Но в редких случаях опухоль в другом месте организма начинает вырабатывать белок PNMA2. А когда иммунная система обнаруживает белок PNMA2 вне мозга, то 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. Она также нацелена на области 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 заключает 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, можно было бы найти способ заблокировать попадание этих антител в мозг или уничтожить их чем-нибудь в качестве лечения… Если возможно облегчить некоторые из этих неврологических симптомов, это действительно было бы грандиозно».