Brain-X | 牛津大学腾格尔博士：钙离子活动揭示肿瘤微环境中离子传递机制

尽管在所有癌症和肿瘤中，大脑和中枢神经系统（CNS）肿瘤的发病率并没有那么高，但由于其病灶位置的特殊，仍然带来了较高的死亡率，是不可忽视的全球性健康问题。其中胶质瘤是CNS恶性肿瘤中最为常见的类型，且具有浸润性生长的特征，多年以来其诊疗技术一直困扰临床的诸多方面。从其发生和发展的机制入手，去探索肿瘤微环境和局部网络活动，不仅有助于从病理根源上认识胶质瘤的生长机理，也有助于交叉学科开发相应的治疗和诊断技术。

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近日，来自德国的研究团队报道了KCa3.1，这一钙离子（Ca2+）激活的钾（K）离子通道，在胶质瘤微环境中所发挥的细胞网络通讯作用[1]。这些与肿瘤生长密切相关的离子传输，会造成术后残存肿瘤细胞的生长和浸润性扩散，与术后局部肿瘤复发，有着密不可分的联系。胶质瘤细胞通过肿瘤微管等与其周围的多细胞网络建立了密切的联系，通过这些联系钙瞬态在不同细胞之间发生着迁移与交换。由此产生了规律性的钙离子水平波动，定期激活相关的信号通路，促进了肿瘤细胞的增殖。由此可见，抑制相关钙离子进入外围细胞或阻断细胞间的连通性，可以有效地降低胶质瘤细胞增殖水平。

图1 Dynamics of Ca2+ activity in the glioma network

胶质瘤细胞网络中这种周期性的钙离子活动，是细胞自发的功能状态，并不由外界环境影响因素诱发。这种功能性肿瘤细胞网络具有无尺度和小世界网络特性，整个网络会自发地对网络中心产生保护作用，网络中心的周期性神经胶质瘤细胞对随机损害具有更大的抵抗力。通过激光烧蚀不同类型和位置的细胞也验证了这一保护机制。对KCa3.1通道的抑制，也会直接影响周期性细胞的生长和钙离子活动，钙离子的活动可以部分反映肿瘤生长中的浸润程度。Ca2+和K+的活性和浓度在一定程度上影响了胶质瘤细胞的增殖生存能力。

该发现为针对这些离子活动开发相应的靶向治疗方案提供了新的思路，以TRAM-34和senicapoc为代表的KCa3.1抑制剂，经验证可降低周期细胞的病变率及其Ca2+水平，具备进一步向靶向药物进行研发的可能性。

由于这些离子活动也直接影响了肿瘤微环境的元素组成，这为基于化学成分诊断肿瘤边界奠定了基础。已有基于激光诱导击穿光谱技术对钙、钾等元素成分进行鉴别，从而判定胶质瘤边界的相关研究，佐证了离子活动和元素组成为胶质瘤诊疗提供了有价值的生物标志物。鉴于这是一种低成本、便捷化的诊断技术，也具有极高的应用前景。