M（M） 纽约Northwell Health的泌尿科医生anish Vira每周进行三到五次前列腺活检。 他将12根针插入前列腺上的特定位置，通过MRI图像识别为恶性或可疑病变。 然后样本交给病理学家，由病理学家确定癌症是否存在以及其侵袭性如何 首席肿瘤学家 在诺思韦尔。
然而，在过去几年中，该标准协议有一些额外的步骤。 现在，活组织检查“清洗”——从样本上清洗下来的分子集合——被送往 劳埃德·特洛特曼 他是冷泉港实验室的教授，研究是什么使这些肿瘤具有侵袭性或有助于其转移。 Trotman的团队研究肿瘤的基因组特征——它们的基因构成，这可以使它们更具侵略性。 他们观察肿瘤的微环境，即肿瘤周围的分子。 在研究这些因素的同时，他们还深入研究了癌症生物学中罕见的一些东西：神经系统及其在帮助肿瘤扩散中的作用。
入侵军队： 前列腺癌正在侵袭肝脏。 蓝色是被红色癌细胞侵袭的肝细胞核。 绿线是癌症可能传播的神经。 图片由CSHL的Mary Doherty提供。 在过去的十年里，科学家已经认识到癌症不仅仅是一种局部疾病，而是一个涉及整个机体的系统性问题。 他们意识到肿瘤不是在真空中存在的，而是需要一个宽容和支持的环境来控制和生长。 为了做到这一点，肿瘤创造了自己的生态系统，在这个生态系统中，它们招募并重新编程身体自己的细胞，有时甚至是那些本应消灭癌症的细胞，以帮助它们生长并迁移到新的地方。 “人们较少了解的是神经在这些复杂的生理相互作用中所起的作用，”他说 杰里米·博尼格 他是CSHL癌症中心的助理教授，与Trotman一起工作。 在肿瘤如何萌芽和转移的复杂场景中，神经系统没有得到应有的重视。
Borniger说：“如果你看一看五年或六年前的任何一篇癌症综述论文，你会发现这项研究都高度关注致癌基因、肿瘤微环境癌细胞、免疫细胞、内皮细胞、成纤维细胞，也许还有其他几种细胞类型。”。 这一生物图景当然很重要，但并不完整。 “神经几乎从未被提及。因此，方程式中缺少的是肿瘤如何在生理尺度上与身体相互作用，例如与神经系统相互作用。”
肿瘤不是在真空中存在的，而是需要一个支持性的环境。
Trotman和Borniger试图将癌症视为一种全身性疾病，其中大脑（中央处理单元）和神经系统（其通讯渠道）在癌症进展中占据重要位置，甚至可能是我们对这种疾病理解的最后一个前沿。 首先，没有一个器官是不受“神经支配的”，即由神经服务和照顾的，神经从大脑来回传递信号，直接影响身体部位的功能。 就大脑而言，它是身体的主要调节器，协调我们体内发生的所有化学过程。大脑通过神经系统和血液中的循环化学线索收集有关身体的信息。 然后，它解释信息并向神经元发送化学信息，这些化学信息将传递给器官、肌肉和腺体，以监测并影响这些组织的活动。
“神经系统控制着正常组织中的一切——生长或萎缩，或其他任何东西，”他说 马西莫·洛达， 纽约威尔康奈尔医学中心的分子病理学家。所以有理由相信恶性肿瘤也会发生同样的情况。 洛达说：“癌症组织生长迅速，因此需要神经系统的支持。”。 此外，科学家知道某些癌症对神经有特殊的偏好。 洛达说：“例如，乳腺癌和前列腺癌倾向于寻找神经，并有一种侵入和穿过这些神经的倾向。”。 似乎神经末梢和肿瘤之间发生了一些模糊的反应。 “这表明存在协同效应。”
观察知识表明，肿瘤周围聚集的神经越多，预后越差。 例如，当病理学家评估前列腺癌的严重程度时，这些组织周围的神经数量会影响因素。“病理学家会对此进行评分，如果该区域有很多神经，通常意味着情况更糟或更紧急，”Borniger解释道。 “对我们来说，这似乎是一个盲点或缺失的环节。”
我 目前尚不完全清楚为什么神经及其与癌症的关系在科学界长期默默无闻，但科学家们有一些想法。 听起来很奇怪，周围神经系统是解剖学教科书的继子。 在 格雷的解剖 -1858年英国医生亨利·格雷（Henry Gray）撰写的医学圣经至今仍在教育几代物理学家——神经及其与某些器官的关系仍有点后知后觉。 “我决定阅读当前的42 第 的版本 格雷的解剖 这是一张有趣的图片，”特洛特曼说。 肝脏是前列腺终末期转移的部位，你可以看到对各种细胞、各种导管和血管的描述和描述，但到目前为止，通常还没有描述神经。某些器官的神经支配显然不是器官解剖学的主要话题
当然，现代科学对神经系统和大脑的关注要远远超过150年前的手册。 2016年，艾伦脑科学研究所出版了 整个人类大脑的地图 -我们中央处理器的数字地图集。 2021年的努力得到了保存、切片和成像 人类大脑皮层的手术碎片 然而，作为大脑和身体其他部分之间的管道的外周神经系统仍然没有完全规范化。 Borniger说：“我们并没有很好的外周神经系统地图，也没有它是如何将大脑与这些器官联系起来的。”。
这种脱节的一个原因是神经科学家很少与癌症生物学家交谈。
这种奇怪的脱节的另一个原因是，传统上神经科学家很少与癌症生物学家交谈。 “神经科学家通常不研究癌症，癌症生物学家通常不研究神经科学问题，”Borniger说。 从历史上看，这两个学科之间的距离太远，在各自的管辖范围内过于孤立。
“这就是我们试图改变的，”特洛特曼说，基本上是将这两个领域结合起来研究癌症的神经科学。 他解释说，在这个领域，前列腺是一个特别好的研究课题。 “前列腺是一个腺体，这意味着它周围已经有很多神经，”他说。 “神经系统控制着腺体的功能，例如挤出液体。因此，它的组织方式已经符合我们的研究。”随着过去十年或二十年科学家们可以使用的新工具，他们现在能够实时查看这些神经肿瘤的暗影交易。
几项重大技术突破使得可视化神经和肿瘤的相互作用成为可能。 其中之一是使用荧光技术，使科学家能够对组织进行工程设计，使其发出某种颜色的红光、绿光和蓝光。 窥探神经、神经元和轴突缠结网络的另一个主要进展是光遗传学工具，它使研究人员能够用光操纵神经元的活动。
通过这些技术，小鼠可以被设计成这样一种方式，即每当肿瘤在体内自然生长时，它就会发出红色荧光。特洛特曼解释道：“这意味着这些癌细胞的后代无论走到哪里，都会发出红色的光。”这为研究人员提供了一种观察转移瘤如何扩散和固定的方法。 同样，可以通过基因工程使小鼠的器官受到闪烁的绿色或其他颜色的神经的支配。 这为研究人员提供了一个前所未有的机会，让他们了解神经和肿瘤是如何相互作用的。 特洛特曼说：“利用这些工具，我们可以标记支配特定器官的所有神经。”。 “然后我们可以看到绿色神经和红色肿瘤细胞，以及它们如何相互作用。”
也许更重要的是，这些可视化技术可以帮助揭示现有治疗方法的缺点，并有助于开发更好的治疗方法。 例如，目前治疗前列腺癌的标准药物，即阻止性激素生成的化学去势药物，会使肿瘤缩小，但只会持续一段时间。 特洛特曼说：“这是一个暂时的衰退，在这之后，复发是有保证的。”医生也不知道为什么。 发光的老鼠可以帮助我们了解这一点。 特洛特曼说：“我们想知道肿瘤附近的周围神经发生了什么。”。 萎缩的肿瘤如何反弹？ 它刺激神经生长吗？ 它能因此获得更多营养吗？ “这些是我们希望找到答案的问题。”
这项工作可能最终有助于回答有关癌症病因的其他令人困惑的问题。 “例如，前列腺癌在高个子男性中更为常见，”马西莫分享道，这可能是因为它与来自大脑的生长激素有关。 肿瘤会为了自身的利益而劫持生长激素吗？ 神经有问题吗？ 如果是这样，科学家能设计出干扰这一过程的药物吗？ 也许这些问题中的一些也可以回答。
当谈到严重程度和预后时，前列腺癌的风险可能具有欺骗性。 与许多其他侵袭性恶性肿瘤（如脑肿瘤或胰腺肿瘤）相比，前列腺癌通常不会迅速扩散或死亡，许多男性在确诊后可以活10年甚至更长时间。 但因为它很常见- 约12.5%的男性 据美国国立卫生研究院（National Institutes of Health-overlal）称，这需要很多人的生命。 2019年 据报道，共有224733例患者，31636名男性死于该病。“问题是该病的传播范围太广了，”特洛特曼说。 “由于只有5%到10%的前列腺癌患者会发展为转移性前列腺癌，一般患者有90%的机会痊愈。但由于有如此多的男性发展前列腺癌，前列腺癌仍然是男性癌症死亡的第二大原因，仅次于肺癌。因此，如果我们能够预防或减少转移性疾病的发生，我们真的可以 我有很多人。”
主要图片：Renjithkrishna/Shutterstock
莉娜·泽尔多维奇（Lina Zeldovich）在一个俄罗斯科学家家庭长大，她在睡前听有关火山、黑洞和勇敢探险家的故事。 她为 《纽约时报》 , 科学美国人 , 读者文摘 、和 奥杜邦杂志 除其他出版物外，还因报道粪便科学而获得四项奖项。 她的书， 另一个暗物质：变废为富的科学与商业 于2021年由芝加哥大学出版社出版。 你可以在 LinaZeldovich.com网站 和 @利纳泽尔多维奇 .
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