Znajdź zawartość

Grupa naukowców z Houston Methodist Neurological Institute (HMNI) opracowała innowacyjne noszone na głowie urządzenie, które wykorzystuje zmienne pole magnetyczne do zmniejszenia guza mózgu. Urządzenie onkomagnetyczne może stać się skutecznym nieinwazyjnym narzędziem do domowego leczenia glejaka, najbardziej rozpowszechnionego guza mózgu. Naukowcy najpierw zauważyli, że ich urządzenie szybko zabija komórki glejaka w hodowlach komórkowych oraz zmniejsza rozmiary ludzkiego guza wszczepionego do mózgu myszy. Wykorzystali je również do zmniejszenia guza u pacjenta, który cierpiał na ostatnie stadium glejaka i dla którego nie było żadnych zatwierdzonych metod leczenia. W ciągu ostatnich 40 lat dokonano jedynie minimalnego postępu w leczeniu glejaka. Średnią długość życia pacjentów ze zdiagnozowanym guzem udało się wydłużyć z 9 miesięcy do 15–20 miesięcy obecnie, a stosowane metody – głownie radio- i chemioterapia – mają bardzo zły wpływ na zdrowie i komfort życia pacjentów. Stąd też poszukiwanie bardziej skutecznych i mniej obciążających organizm metod leczenia. Urządzenie opracowane przez Houston Methodist Research Instiute składa się z trzech silnych stałych magnesów neodymowych, które są szybko obracane przez silniki elektryczne. Tempem, częstotliwością i czasem obrotów steruje programowalny mikrokontroler. Całość umieszczona jest w specjalnych opakowaniach odpornych na wibracje i izolowanych od dźwięku i temperatury z zewnątrz. Pojemniki takie montowane są do hełmu, który nosi pacjent. Niedawno na łamach Frontiers in Ocology twórcy urządzenia opisali przypadek pacjenta, na którym je przetestowali. Pacjentem tym był 53-letni mężczyzna, u którego w 2018 roku zdiagnozowano masywnego glejaka. Rozciągał się on od lewego płata czołowego i dotarł do prawego płata, rozprzestrzeniając się rozlegle na ciało modzelowate. Guz wywołał też silny obrzęk mózgu.  W czerwcu 2018 r. pacjent trafił na stół operacyjny. Badania histopatologiczne potwierdziły, że mężczyzna cierpi na najbardziej agresywny nowotwór mózgu – glejaka wielopostaciowego. Po zabiegu był leczony radio- i chemioterapią. Niecały rok później pojawiły się pierwsze niepokojące wyniki badań obrazowych, a od początku 2020 roku kolejne badania wykazywały, że – pomimo kontynuowanego leczenia – nowotwór powrócił. Guz przylegał do układu komorowego, dowody wskazywały na zajęcie opon mózgowych (meningozę). Mediana przeżycia pacjentów z meningozą wynosi w takim przypadku 3,5–3,9 miesiąca. Jako, że nie istniały żadne inne opcje leczenia, pacjenta zapisano do zatwierdzonego przez FDA (Agencję ds. Żywności i Leków) Expanded Access Program. W jego ramach przeprowadzono eksperymentalne leczenie z użyciem urządzenia onkomagnetycznego. Twórcy urządzenia obliczają, że trzy neodymowe magnesy generują pole magnetyczne o natężeniu co najmniej 1mT, które obejmuje cały mózg. Leczenie polega na wygenerowaniu zmiennego pola magnetycznego, którego właściwości są odpowiednio dobierane za pomocą programowalnego mikrokontrolera. Pacjent był początkowo leczony w HMNI. W pierwszym dniu nosił na głowie urządzenie onkomagnetyczne przez 2 godziny, z 5-minutową przerwą pomiędzy 1. a 2. godziną. W drugim dniu zaaplikowano mu dwie 2-godzinne sesje z 1-godzinną przerwą pomiędzy sesjami, a w dniu 3. były to 3 dwugodzinne sesje z 1-godzinną przerwą. W tym czasie nauczono żonę pacjenta obsługi urządzenia. Po trzech dniach pacjenta wypisano do domu, a dalsze leczenie miało być aplikowane przez żonę. Skutki działania urządzenia sprawdzano każdego dnia przez wspomniane trzy dni. Następnie pacjent miał zgłosić się w 7., 16., 30. i 44. dniu od rozpoczęcia leczenia. Wykonywano wówczas obrazowanie guza techniką rezonansu magnetycznego. Takie samo obrazowanie wykonano zresztą w dniu rozpoczęcia leczenia. Leczenie pacjenta przerwano w 36. dniu, gdyż odniósł ranę głowy. W międzyczasie, jako że pacjent uskarżał się na urządzenie, zdecydowano, że ma być ono używane przez 2 godziny dziennie od poniedziałku do piątku. W 16. dniu pacjent zaczął lepiej tolerować leczenie, więc czas wykorzystywania urządzenia zwiększono do 3 godzin dziennie. Były to 1-godzinne sesje z 5-minutową przerwą. W 36. dniu terapii pacjent przewrócił się i zranił w głowę, więc leczenie przerwano. Trzeba jednak dodać, że pacjent doświadczał upadków jeszcze przed rozpoczęciem leczenia. W 44. dniu po rozpoczęciu leczenia pacjenta przyjęto do HMNI w celu dokładnej oceny jego stanu. W czasie leczenia nie zauważono żadnych poważnych skutków ubocznych, a osoby opiekujące się pacjentem informowały, że ich zdaniem poprawiła się mowa i funkcje poznawcze mężczyzny. Badania MRI wykazały znaczne zmiany w objętości guza po rozpoczęciu leczenia. O ile przez ponad 3 miesiące przed jego rozpoczęciem guz znacząco się powiększył, to w ciągu 3 pierwszych dni leczenia trend ten został odwrócony. Skan MRI z 7. dnia leczenia wykazał gwałtowne zmniejszenie objętości guza o 10%. Później guz zmniejszał się wolniej, a w 30. dniu stosowania urządzenia był o 31% mniejszy niż przed jego rozpoczęciem. Do największego spadku objętości guza na obrazach MRI doszło po 3-dniowej przerwie, jaką zarządzono w 7. dni leczenia oraz po 8-dniowym okresie, jaki upłynął między przerwaniem leczenia w 36. dni terapii, a ewaluacją pacjenta w dniu 44. Te szybkie redukcje objętości guza mogły być związane ze zmniejszeniem obrzęku mózgu wywołanego leczeniem. Po przerwaniu leczenia doszło do ponownego odwrócenia trendu i zwiększenia objętości guza. Pacjent zmarł około 3 miesięcy po zaprzestaniu leczenia. Badania laboratoryjne sugerują, że urządzenie onkomagnetyczne zabija komórki nowotworowe zwiększając ilość wolnych rodników tlenu w ich mitochondriach i cytoplazmie, oszczędzając przy tym zdrowe neurony, astrocyty i inne komórki. Prawdopodobnie zwiększona liczba wolnych rodników to, przynajmniej częściowo, skutek zakłócenia przez pole magnetyczne, przepływu elektronów w mitochondriach, mówi współautor badań, Santosh Helekar. Obecnie naukowcy pracują nad potwierdzeniem tej hipotezy. Olbrzymią zaletą urządzenia jest fakt, że nie zauważono żadnych poważnych skutków ubocznych, nie wymaga ono stosowania leków czy nawet golenia głowy. Urządzenie ono dość proste i łatwe w użyciu, co może wpłynąć na koszty leczenia. Można je też stosować w domu. Zespół naukowy zaczyna obecnie kolejne badania nad swoim urządzeniem, by dokładnie opisać ich biofizyczny, komórkowy i molekularny wpływ na komórki hodowane w laboratorium. Trwają też prace nad oceną bezpieczeństwa i efektywności stosowania tego rozwiązania na myszach. W ramach Expanded Access Program prowadzone są też testy na kolejnych pacjentach, a zespół badawczy stara się o zgodę na rozpoczęcie standardowych testów klinicznych swojego urządzenia. « powrót do artykułu

Naukowcy z Instytutu Podstaw Informatyki PAN, Instytutu Nenckiego PAN, Uniwersytetu Warszawskiego opracowali pierwszy, kompleksowy „Atlas obszarów regulatorowych aktywnych w glejakach o różnym stopniu złośliwości”, który ujawnił zaburzenia ekspresji genów i nowy mechanizm regulujący inwazyjność złośliwych guzów mózgu. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Communications. Ludzki genom to ogromny zbiór instrukcji, które są odczytywane i interpretowane, aby wyprodukować białka komórkowe i umożliwić różnorodne funkcje komórek i tkanek. DNA kodujące białka stanowi mniej niż 2% ludzkiego genomu, a odszyfrowanie funkcji pozostałych, niekodujących regionów, stanowi wielkie wyzwanie. W każdej tkance aktywnych jest kilkadziesiąt tysięcy genów, a zrozumienie sposobu ich regulacji pozwala lepiej wniknąć w funkcje komórki. W komórce nić DNA jest owinięta wokół białek zwanych histonami i tworzy wysoce zorganizowaną strukturę zwaną chromatyną. Zmiany biochemiczne histonów przyczyniają się do otwartości lub braku dostępu do chromatyny, i mogą pobudzać lub hamować ekspresję genów (procesy te nazywamy epigenetycznymi). Enzymy mogą odczytywać instrukcje zawarte w DNA tylko w miejscach chromatyny, które są otwarte, co oznacza, że są dostępne dla enzymów. Mapowanie regionów regulatorowych i otwartej chromatyny w skali całego genomu zapewnia wgląd w to, jak geny są regulowane w określonych komórkach i stanach fizjologicznych lub patologicznych. Zmiany w dostępności chromatyny są regulowane przez procesy epigenetyczne, które zapewniają ich trwałość, wpływają na odczytywanie konkretnych genów, a w konsekwencji na procesy komórkowe. Rozregulowanie ekspresji genów często towarzyszy rozwojowi nowotworów. Procesy regulujące otwartość chromatyny są odwracalne i można je kontrolować czynnikami zewnętrznymi, zatem sterowanie dostępnością chromatyny ma duży potencjał kliniczny. Glejaki są guzami mózgu, w których często dochodzi do zaburzenia kontroli ekspresji genów, co powoduje niekontrolowany rozrost guza i zaburzenia funkcji mózgu. Złośliwe glejaki najczęściej występują u osób starszych, są odporne na standardowe terapie i dlatego mają bardzo złe rokowania. Łagodne glejaki występują głównie u dzieci i mają lepsze rokowania, choć nieleczone, mogą przekształcić się w złośliwe nowotwory. Współpracując z neurochirurgami z warszawskich ośrodków klinicznych zebrano unikalną kolekcję próbek i przeprowadzono kompleksową, cało-genomową analizę wzorców epigenetycznych w próbkach guzów łagodnych i złośliwych. Porównanie wzorców pozwoliło wskazać konkretne procesy powiązane ze złośliwością glejaków. W projekcie po raz pierwszy zbadano jednocześnie wzorce otwartości chromatyny, stanu histonów, metylacji DNA i ekspresji genów w ponad 30 próbkach guzów mózgu. Wykorzystano wszystkie wskazówki molekularne, aby zidentyfikować elementy regulatorowe, takie jak promotory, które kontrolują ekspresję sąsiednich genów i wzmacniacze, które sterują ekspresją odległych genów. Stworzony przez naukowców Atlas, do którego można uzyskać dostęp za pośrednictwem serwera internetowego, pozwala lepiej zrozumieć znaczenie niekodujących regionów genomu, które są aktywne w mózgu. Ujawnił też nowe mechanizmy sterujące nowotworzeniem w guzach mózgu. Nasze badania doprowadziły do powstania pierwszego, kompleksowego atlasu aktywnych elementów regulatorowych w glejakach, który umożliwił identyfikację funkcjonalnych wzmacniaczy ekspresji i promotorów w próbkach pacjentów. To kompleksowe podejście ujawniło wzorce epigenetyczne wpływające na ekspresję genów w łagodnych glejakach oraz nowy mechanizm powiązany ze złośliwością guzów obejmujący ścieżkę sygnałową kierowaną przez czynnik FOXM1 i kontrolująca inwazyjność i migracje komórek glejaka. Atlas dostarcza ogromnego zbioru danych, które można wykorzystać do kolejnych analiz i porównań z istniejącymi i nowymi zbiorami danych. Pozwoli to na nowe odkrycia i lepsze zrozumienie mechanizmów rozwoju glejaków – mówią dr Karolina Stępniak i dr Jakub Mieczkowski, główni autorzy publikacji. Stworzenie i udostępnienie atlasu aktywnych obszarów regulatorowych w glejakach o różnym stopniu złośliwości umożliwi dokonywanie nowych odkryć i lepsze zrozumienie mechanizmów kluczowych dla rozwoju glejaków. « powrót do artykułu

Naukowcy z University of Virginia donoszą o zidentyfikowaniu genu odpowiedzialnego za rozwój glejaka, najbardziej śmiercionośnego typu nowotworu mózgu. Odkrycie daje nadzieję na opracowanie nowych metod leczenia tej prawie zawsze śmiertelnej choroby. Naukowcy mówią, że odkryty przez nich onkogen jest niezbędny do przeżycia komórek nowotworowych. Bez niego komórki te obumrą. To bardzo dobra wiadomość, gdyż nie od dzisiaj znane są skuteczne terapie w przypadku innych nowotworów równie mocno uzależnionych od onkogenów. Glejak to jeden z najbardziej śmiercionośnych nowotworów. Niestety, nie istnieje obecnie żadna efektywna metoda jego leczenia. Obecnie za duży sukces uznaje się przedłużenie życia o 2,5 miesiąca za pomocą radioterapii i temozolomidu. Potrzebujemy lepszego zrozumienia tej choroby i nowych metod leczenia, mówi jeden z badaczy, Hui Li. Nowy onkogen może być piętą Achillesową glejaka. Wzięcie go na cel to potencjalnie efektywny sposób na walkę z chorobą, dodaje. Onkogeny to normalnie występujące geny, które wyrwały się spod kontroli i powodują nowotwory. Zidentyfikowany przez Liu i jego zespół gen – AVIL – odpowiada za utrzymanie przez komórki prawidłowego kształtu i rozmiarów. Istnieje jednak wiele czynników, które mogą zmienić sposób działania tego genu. Wówczas zaczynają się pojawiać i rozprzestrzeniać komórki nowotworowe. Podczas badań na myszach okazało się, że całkowite zablokowanie tego genu doprowadziło do zniszczenia wszystkich komórek nowotworowych, ale nie miało wpływu na komórki zdrowe. To zaś sugeruje, że wzięcie go na cel może być efektywną metodą leczenia. W 100% badanych przez nas komórkach glejaka i próbkach klinicznych dochodziło do nadmiernej ekspresji AVIL. Jeszcze większa nadekspresja miała miejsce w komórkach macierzystych glejaka. Jednak w zdrowych tkankach i komórkach właściwie nie dochodziło do jego ekspresji. Wyciszenie tego genu zabiło komórki glejaka w hodowlach i w organizmach zwierząt, ale nie miało żadnego wpływu na zdrowe komórki. Wiemy też, że im większa ekspresja AVIL tym gorsze rokowania pacjenta. To wszystko dowodzi, że AVIL jest poszukiwanym przez nas onkogenem, dodaje Li. Zidentyfikowanie onkogenu to niezwykle trudne zadanie. Środowisko wewnątrz komórki jest tak złożone, że bardzo trudno jest oddzielić przyczynę od skutku. Li i jego zespół pracowali nad rzadkim nowotworem dziecięcym o nazwie mięśniakomięsak prążkowanokomórkowy. Nowotwory dziecięce jest bowiem łatwiej zrozumieć i zawierają one mniej mutacji. Podczas badań uczeni zauważyli nieprawidłowy gen AVIL. Zaczęli więc przyglądać się nowotworom ludzi dorosłych, chcąc sprawdzić, czy i tam występuje nieprawidłowy AVIL. Okazało się, że odgrywa on kluczową rolę w rozwoju glejaka. Uczeni przypominają, że w przeszłości niejeden onkogen został odkryty właśnie dzięki badaniu nowotworów występujących u dzieci. Sądzimy, że to dobra strategia, która umożliwi znalezienie innych kluczowych graczy w nowotworach osób dorosłych, mówi Li. « powrót do artykułu

Ironią losu jest, że jeden z najbardziej śmiercionośnych wirusów może być użyteczny w leczeniu jednego z najbardziej śmiercionośnych nowotworów mózgu, mówi profesor neurochirurgii Anthony van den Pol z Yale University. Wspomnianym wirusem jest jest Ebola, którą można wykorzystać do walki z glejakiem. Glejaki to bardzo trudne w leczeniu, często śmiertelne nowotwory mózgu. Naukowcy z Yale opisali na łamach Journal of Virology w jaki sposób wykorzystali zarówno słabości nowotworu jak i zdolności obronne Eboli przeciwko atakowi ze strony układ odpornościowego. W przeciwieństwie do zdrowych komórek, wiele nowotworów nie jest w stanie zorganizować nieswoistej odpowiedzi odpornościowej w reakcji na atak ze strony wirusa. Dlatego też naukowcy próbują wykorzystać wirusy do walki z nowotworami. To jednak niesie ze sobą ryzyko wywołania groźnej infekcji w organizmie. Dlatego też uczeni eksperymentują tworząc chimery różnych wirusów lub łącząc geny różnych wirusów tak, by atakowały one komórki nowotworowe, ale nie wywoływały infekcji w zdrowych komórkach. Van den Pol zainteresował się pewnym szczególnym genem o nazwie MLD. To jeden z siedmiu genów, które ułatwiają Eboli ukrycie się przed układem odpornościowym. MLD ma też swój udział w niezwykłej zjadliwości tego wirusa. Biorąc pod uwagę fakt, że wirus Ebola (EBOV) infekuje wiele różnych organów i komórek, a jednocześnie wykazuje słaby neurotropizm [neurotropizm to zdolność wirusa do infekowania komórek układu nerwowego – red.], zaczęliśmy się zastanawiać czy chimera wirusa pęcherzykowatego zapalenia jamy ustnej (VSV) zaprojektowana do ekspresji glikoproteiny wirusa Ebola (EBOV GP), nie mogłaby selektywnie infekować komórek guza mózgu. Wykorzystanie glikoproteiny MLD mogłoby ułatwić wirusowi uniknięcie ataku ze strony układu odpornościowego, stwierdzili naukowcy. Van den Pol i Xue Zhang, również z Yale University, stworzyli więc wirusa VSV z ekspresją MLD, którego następnie wstrzyknęli do mózgu myszy z glejakiem. Okazało się, że MLD pomógł w selektywnym wykryciu i zabiciu komórek nowotworowych. Stworzyliśmy chimerę VSV, w której glikoproteina Eboli zastąpiła naturalną glikoproteinę VSV. W ten sposób zredukowaliśmy neurotoksycznść VSV. Chimera VSV zdolna do ekspresji pełnej EBOV GP (VSV-EBOV) zawierającej MLD była znacząco bardziej efektywna i bezpieczna niż EBOV GP niezawierająca MLD, informują uczeni. Badania prowadzone na myszach z ludzkimi guzami nowotworowymi wykazały, że VSV-EBOV zawierające MLD znacznie lepiej niż VSV-EBOV bez MLD eliminuje guzy mózgu i wydłuża życie myszy. Uczeni sądzą, że to właśnie użycie MLD chroni zdrowe komórki przed infekcją. Kluczowym czynnikiem może być tutaj fakt, że wirus z glikoproteiną MLD namnaża się wolniej niż wirus bez MLD Opisane powyżej rozwiązanie mogłoby – przynajmniej w teorii – wspomagać leczenie chirurgiczne i zapobiegać nawrotom choroby. « powrót do artykułu

Podczas operacji guza mózgu 53-letnia Dagmar Turner grała na skrzypcach. W ten sposób neurochirurdzy z King's College London (KCL) upewniali się, że nie zostaną uszkodzone tak ważne dla muzyka obszary odpowiedzialne za drobne ruchy dłoni i koordynację. Po napadzie padaczkowym w 2013 r. u kobiety zdiagnozowano wolno rosnącego glejaka. Była specjalistka ds. zarządzania z Isle of Wight, która gra w Isle of Wight Symphony Orchestra i udziela się w różnych towarzystwach chóralnych, przeszła biopsję i poddała się radioterapii w lokalnym szpitalu specjalistycznym. Gdy jesienią 2019 r. stało się jasne, że guz urósł i stał się bardziej agresywny, Dagmar zaczęła się skłaniać ku operacji. By omówić dostępne opcje, umówiła się na wizytę u polecanego specjalisty - prof. Keyoumarsa Ashkana z KCL. Guz Dagmar był zlokalizowany w prawym płacie czołowym, blisko obszaru kontrolującego drobne ruchy lewej dłoni. Dagmar opowiedziała o swojej miłości do skrzypiec profesorowi, który również jest pasjonatem muzyki (Ashkan ma wykształcenie nie tylko medyczne, ale i muzyczne i jest wytrawnym pianistą). By wyjść naprzeciw oczekiwaniom pacjentki, zespół z King's College London opracował plan. Przed operacją przez 2 godziny opracowywano szczegółową mapę jej mózgu, by dokładnie określić obszary aktywne w czasie gry na skrzypcach oraz regiony odpowiedzialne za motorykę i funkcje językowe. Kobieta wyraziła też zgodę na wybudzenie w trakcie zabiegu, by mogła zagrać na instrumencie. W ten sposób można się było upewnić, że nie ulegną uszkodzeniu rejony kluczowe dla kontroli delikatnych ruchów dłoni. King's to jeden z największych ośrodków leczenia guzów mózgu w Wielkiej Brytanii. Każdego roku przeprowadzamy około 400 resekcji, które często wiążą się z wybudzaniem chorych, by przeprowadzić testy językowe. To jednak pierwszy raz, gdy miałem pacjenta grającego na instrumencie. Wiedzieliśmy, że gra na skrzypcach jest ważna dla Dagmar, dlatego tak istotne było zachowanie funkcji delikatnych obszarów mózgu, które na to pozwalają. Udało nam się usunąć ponad 90% guza [...] i zachować pełną sprawność lewej dłoni. Skrzypce to moja pasja. Gram, odkąd skończyłam 10 lat. Na myśl o tym, że mogłabym stracić tę zdolność, pękało mi serce, ale będący muzykiem profesor Ashkan rozumiał moje obawy. Zaplanowano wszystko, od mapowania mózgu po ułożenie w czasie operacji, tak by pacjentka mogła grać na skrzypcach. Dzięki nim mam nadzieję, że bardzo szybko wrócę do mojej orkiestry. Trzy dni po operacji Dagmar czuła się na tyle dobrze, że można ją było wypisać do domu. Będzie się znajdować pod opieką lokalnego szpitala. W tym miejscu warto przypomnieć o przypadku Roberta Alvareza, który podczas operacji usuwania gwiaździaka w 2018 r. w MD Anderson Cancer Center grał z kolei na gitarze. Także w USA, tym razem w Mayo Clinic, odbyła się operacja, podczas której do wzgórza cierpiącego na drżenie samoistne Rogera Frischa z Minnesota Orchestra wszczepiano elektrody do głębokiej stymulacji mózgu. Ponieważ drżenia były delikatne, lekarzom trudno byłoby stwierdzić, czy elektrody znajdują się w najlepszym możliwym miejscu. Rozwiązaniem okazało się uwzględnienie gry na skrzypcach w planie operacji. Zespół inżyniera Kevina Benneta opracował instrument, na którym Frisch mógłby wtedy grać (zaprojektowano mocowany do smyczka akcelerometr).       « powrót do artykułu