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Nature最新:胰腺癌“劫持”神经系统,揭秘癌症-神经轴的致命共谋

生信人  · 公众号  · 生物  · 2025-02-25 12:00

正文

胰腺癌(PDAC)被称为“癌王”,5年生存率不足10%。传统研究聚焦于基因突变与免疫逃逸,但由德国癌症研究中心(DKFZ)和海德堡干细胞技术和实验医学研究所(HI-STEM)的科学家在他们最近(2.17)发表在《自然》杂志上的文章中揭示了更惊悚的真相—— 胰腺癌细胞竟能“劫持”神经系统,构建起促进自身生长的“神经网络”。 这一发现不仅颠覆了学界对肿瘤微环境(TME)的认知,更为打破治疗僵局提供了全新靶点。

神经、间质与免疫共同编织癌症的致命网络
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多组学联合给神经安装“GPS”,揭开肿瘤-神经对话密码本

当癌症与神经共谋,我们能否斩断这条无形的“生命线”?


为了解决这一问题, 研究团队开发了一种名为 “Trace-n-seq”的新技术 。这一方法结合了逆行追踪技术和单细胞测序分析,允许研究者在单细胞水平上分析肿瘤内神经细胞的分子特征。 通过将荧光示踪剂注射到胰腺癌组织中,研究者能够追踪到神经细胞的细胞体,然后从相应的神经节中分离出这些细胞进行单细胞RNA测序分析。


结果章节一:追踪神经的“GPS”——Trace-n-Seq技术革命

技术痛点: 外周神经元胞体远离肿瘤,传统测序技术难以捕捉其分子特征。

创新突破: 团队开发Trace-n-Seq,通过逆行示踪荧光染料(Fast Blue)标记胰腺/肿瘤支配神经元,结合单细胞转录组测序,首次实现“器官专属神经元”的高精度解析。

数据力量: 分析超5000个交感与感觉神经元,绘制出健康胰腺、PDAC、黑色素瘤转移灶的神经分子图谱,分辨率达单细胞级别。

图1展示通过Trace-n-seq技术获得的神经细胞异质性。这些数据揭示了胰腺癌如何影响不同类型神经细胞的分子特征,包括交感和交感神经细胞

结果章节二:癌症的神经网络——PDAC如何“驯化”神经元

1. 神经超支配(Hyperinnervation):肿瘤的“电缆扩建”

现象: 3D成像显示,PDAC中交感(TH+)、感觉(CGRP+)、副交感(vACHT+)神经纤维无序增生,密度远超健康胰腺。

机制: 非神经新生,而是现有神经轴突发芽(axonal sprouting),尤以背根神经节(DRG)的NEFM亚型神经元为主。

临床关联: 人类PDAC样本中,神经面积增加与CGRP+神经元比例下降,印证“肿瘤偏好招募特定神经亚群”。


2. 神经元重编程:癌症的“分子洗脑”

基因证据: PDAC神经元中,代谢相关基因(如Gapdh、Got)下调,而轴突导向因子(Robo1、Epha)、非编码RNA(Mir6236)及干细胞性调控因子(Lin28b)显著上调。

核心特征: 团队提炼出胰腺癌-神经特征(PCN),包含45个上调与46个下调基因,可精准区分癌症相关神经元与正常/炎症神经元。

持久印记: 即使手术切除肿瘤,交感神经元仍保留“癌症记忆”,PCN特征持续激活,解释PDAC易局部复发的深层机制。


3. 神经-肿瘤微环境互作:构建“恶性生态圈”

交互网络: 单细胞数据整合显示,PDAC神经元与癌症相关成纤维细胞(CAF)的配体-受体互作最强,涉及Semaphorin、Gas6-Tyro3等通路。

功能验证: 体外共培养证实,神经元分泌因子可激活CAF与癌细胞的增殖信号(如MYC靶点),形成“神经-CAF-肿瘤”正反馈环。

图2显示PDAC诱导的肿瘤特异性神经表达谱。这些数据揭示了PDAC如何改变神经细胞的基因表达模式,从而影响肿瘤微环境

图3展示PDAC如何改变神经细胞的相互作用,并吸引特定类型的神经细胞。这些发现有助于我们理解肿瘤微环境中神经细胞的作用

图4揭示去神经化如何减缓PDAC生长并诱导促炎变化。这些结果表明去神经化可能通过改变肿瘤微环境来抑制肿瘤生长

结果章节三:斩断黑手——去神经化治疗的曙光

1. 交感神经切除:逆转肿瘤生态

动物实验: 手术切除腹腔神经节或使用神经毒素6OHDA,使PDAC体积缩小3倍,且免疫冷肿瘤转为“热肿瘤”,CD45+免疫细胞浸润增加。

机制揭秘: 去神经化抑制CAF的促癌表型,上调干扰素响应与抗原呈递通路,联合PD-1抑制剂(如纳武利尤单抗)疗效提升5.7倍。


2. 化疗药物的双重身份:靶向神经的“隐秘武器”

紫杉醇的意外收获: Nab-紫杉醇除细胞毒作用外,可破坏感觉神经轴突运输,使肿瘤内神经支配减少62%;联合交感神经切除,抑瘤效果增强16.5倍。

临床印证: 接受紫杉醇/吉西他滨治疗的患者,肿瘤神经密度显著低于FOLFIRINOX方案组,为药物选择提供新维度。

图5展示Nab-紫杉醇如何通过去神经化作用于PDAC。这些数据表明Nab-紫杉醇不仅直接作用于肿瘤细胞,还可能通过影响神经细胞来抑制肿瘤生长

这项研究不仅重新定义了胰腺癌的生物学本质,更开辟了跨学科抗癌的新战场。当肿瘤学家与神经科学家携手,当技术革命照亮微观世界的黑暗角落,我们正站在改写“癌王”命运的历史节点。


讨论与展望:从实验室到临床是挑战更是机遇

1. 转化潜力

个体化去神经策略: 根据PCN特征筛选神经依赖型患者,定向阻断交感/感觉神经。

联合治疗新范式: 免疫治疗+神经靶向+化疗,或成PDAC一线方案。


2. 未解之谜

神经重编程的启动信号: 癌细胞如何远程操控神经元表型?

微环境时空异质性: 不同神经亚型在转移、耐药中的作用是否不同?


追问:下一个十年,人类能否将神经科学的智慧,转化为胰腺癌患者的生存奇迹?


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