Pierwotne złośliwe glejaki, w tym GBM, są wyniszczającymi nowotworami, ze średnim wskaźnikiem przeżycia od 12 do 15 miesięcy zgłaszanym u pacjentów z GBM. Obecna terapia opiera się na resekcji dużej masy guza i chemioterapii w połączeniu z radioterapią, co wydłuża wskaźnik przeżycia tylko o kilka miesięcy. Niepowodzenia terapeutyczne są ściśle związane ze słabym dostarczaniem leków przez barierę krew-mózg (BBB) oraz z inwazyjnym wzrostem w przestrzeniach okołonaczyniowych, oponach mózgowych i wzdłuż WMTs1. Inwazja okołonaczyniowa, zwana również kooptacją naczyniową, jest dobrze zbadanym procesem, a mechanizmy molekularne zaczynają być wyjaśniane; jednak proces inwazji komórek GBM wzdłuż WMT nie jest dobrze poznany. Komórki nowotworowe migrują do zdrowego mózgu wzdłuż drugorzędowych struktur Scherera2. Rzeczywiście, prawie sto lat temu Hans-Joachim Scherer opisał inwazyjne drogi GBM, które są obecnie określane jako satellitoza okołoneuronalna, satelltoza okołonaczyniowa, rozprzestrzenianie się subpialne i inwazja wzdłuż WMT (ryc. 1A).
Niektóre chemokiny i ich receptory, takie jak czynnik 1α pochodzenia komórek zrębu (SDF1α) i receptor chemokiny z motywem C-X-C 4 (CXCR4), ale nie czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF), wydają się być związane z inwazją WMT3. Ostatnio wykazano, że transkomórkowa oś NOTCH1-SOX2 jest ważną ścieżką w inwazji WMT na komórki GBM4. Autorzy opisali, w jaki sposób komórki macierzyste GBM atakują miąższ mózgu na częściowo niezmielinizowanych neuronach, co sugeruje niszczenie osłonek mielinowych przez komórki GBM. Kamień milowy został osiągnięty w 2019 roku, kiedy to w czasopiśmie Nature opublikowano kolejno trzy artykuły, podkreślające rolę aktywności elektrycznej w rozwoju glejaka5,6. Przełomowe prace Monje i współpracowników rzucają światło na kluczową rolę aktywności elektrycznej w wydzielaniu neuroliginy-3, która sprzyja rozwojowi glejaka.
Winkler i współpracownicy opisali połączenia między komórkami GBM (mikrorurkami) jako kluczowe w etapach inwazyjnych, a ostatnio interakcje między komórkami GBM a neuronami za pośrednictwem nowo opisanych synaps glejaka. Struktury te sprzyjają glutaminergicznemu stymulowaniu receptorów kwasu α-amino-3-hydroksy-5-metylo-4-izoksazolopropionowego (AMPA) zlokalizowanych na błonie komórkowej GBM, co sprzyja rozwojowi i inwazji guza. Inwazja komórek nowotworowych jest centralnym procesem w rozprzestrzenianiu się przerzutów lub odległych ognisk wtórnych, obserwowanych u pacjentów z GBM. Zidentyfikowano kilka czynników ważnych w inwazji GBM, takich jak trombospondyna-1, transformujący czynnik wzrostu beta (białko matrikomórkowe regulowane przez TGFβ lub receptor chemokiny CXCR3)7,8.
Tutaj opisano uproszczony model biomimetyczny do badania inwazji GBM, w którym neurony są wzorowane na ścieżkach lamininy, a komórki GBM są na niej zasiewane, jako pojedyncze komórki lub jako sferoidy (Rysunek 1B). Dwa eksperymentalne ustawienia mają na celu rekapitulację inwazji na neurony, którą obserwuje się w GBM9,10,11. Takie modele zostały opracowane w przeszłości jako wyrównane biomateriały z nanowłókien (elektroprzędzenie rdzeń-powłoka), które umożliwiają badanie migracji komórek poprzez modulację właściwości mechanicznych lub chemicznych12. Model kokultury opisany w tym artykule pozwala lepiej zrozumieć, w jaki sposób komórki GBM uciekają z neuronów, definiując nowe szlaki molekularne zaangażowane w ten proces.