2023第一届「心智与脑科学」 - 心理、神经、与大脑 科普写作征文
Ｂ组神经生物科学－佳作：阳明交通丁Ｏ芷
多型性胶质母细胞瘤(glioblastoma)是最常见的胶质瘤(gliomas)，多型性胶质母细胞瘤的儿童患者存活时间中位数只有12-15个月，整体存活率更是不到1/5。Taylor与他的研究小组在2023年11月发表的论文中提出脑癌细胞使用与神经细胞类似的可塑性机制，加强与神经元突触间连结增加存活，并使用小鼠进行实验，期许能为脑癌治疗有新的突破。
大脑是个复杂的器官，具有神经可塑性(neuronal plasticity)，透过突触的连结改变，能够增强、削弱甚至改变大脑构造。其中，兴奋性突触与神经可塑性有密切关系，目前最为人所知的可塑性调控路径—AMPA受体(AMPA receptor, AMPAR)能够快速传递兴奋性讯息，它能调控Ca2+通过细胞膜的入口，也就是所谓的去极化(depolarization)。脑瘤与神经细胞间的连结即是使用AMPAR，造成神经活动的改变。在Taylor等人的研究中发现脑瘤周围的神经可以和癌细胞形成兴奋性突触，借由神经可塑性增加与神经间的连结，以增加存活率。
在大多数多型性胶质母细胞瘤的儿童患者中，可以发现高浓度的脑中神经滋养因子受器(tropomyosin-related kinase receptor, TrkB)。脑中神经滋养因子受器会收到脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)活化，而它们之间的讯号传递，能够控制神经的成长、存活以及可塑性。儿童脑瘤中高浓度的TrkB使Taylor与同僚认为这个讯号机制或许在脑瘤的不正常突触中扮演重要的角色。他们发现依赖TrkB的神经可塑性机制在突触的AMPAR有增加的趋势，能够强化突触连结并提升神经活动，这有可能成为影响脑瘤活力的一个方法。
Taylor等人透过光遗传学刺激遭移植人类脑瘤细胞的老鼠神经，发现脑瘤的成长获得显着的成长，且存活时间减少。然而，在减少BDNF的老鼠中，他们发现神经刺激对脑瘤的进展明显减少。由此可知，BDNF增强了活体老鼠中脑瘤的增殖。与神经可塑性的机制一样，他们发现对胶质瘤细胞使用BDNF时能够增加AMPAR到细胞膜上的运输。其中，BDNF的基因表现对于胶质瘤细胞的影响不大，而是以蛋白质的形式扮演此机制中的主要角色。
「总之，这些发现表明 BDNF-TrkB 讯号传导促进恶性突触可塑性并增强肿瘤进展。」Taylor等人在论文中写道。针对这项脑癌细胞存活可能与神经可塑性机制相似的研究，可能使未来对于脑瘤的治疗提供一条新的管道。Taylor等人指出，针对神经可塑性的路径，可以使用目前已经被证明对于其他恶性肿瘤有疗效的pan-TRK抑制剂(像是entrectinib或larotrectinib)在儿童胶质瘤的治疗上，应该也可以减少胶质瘤的生存与侵犯。
尽管这些药物还未实际进行人体试验确定在人体上对于治疗脑瘤的成效，未来还需要以更缜密的计划以及更多的研究成果来确定其成效，Taylor等人的研究仍为医学在脑瘤的治疗上带来新的曙光，期许未来能透过对于这项机制的了解拯救更多受脑瘤所苦的患者。
参考资料
1.Taylor, K. R. et al(2023, November 01). Glioma synapses recruit mechanisms of adaptive plasticity. Nature, 623, 366-374. https://www.nature.com/articles/s41586-023-06678-1
2.Matthew B. Dalve(2023, November 06). Brain cancer thrives by hijacking mechanisms to boost synapse strengh. Nature, 623, 260-262. https://www.nature.com/articles/d41586-023-03306-w
3.Kendra Cherry(2022, November 08). What is neuroplasticity? Verywell mind. https://www.verywellmind.com/what-is-brain-plasticity-2794886