Авторы из Испанского национального исследовательского совета и Испанского национального онкологического исследовательского центра обнаружили, что когда рак распространяется (метастазирует) в мозг, он меняет его химию и нарушает нейронную коммуникацию. Нейроны общаются через электрические импульсы, генерируемые и передаваемые за счет биохимических изменений в клетках и их окружении.

Исследователи измерили электрическую активность мозга мышей с метастазами и без них и заметили, что электрофизиологические записи двух групп животных с раком отличались друг от друга. Чтобы убедиться, что эта разница связана с метастазами, они обратились к искусственному интеллекту. Ученые обучили алгоритм с помощью многочисленных электрофизиологических записей, и модель действительно выявила наличие метастазов. Система даже смогла отличить метастазы от разных первичных опухолей — рака кожи, легких и молочной железы.

Эти результаты показывают, что метастазы определенным образом влияют на электрическую активность мозга, оставляя четкие и узнаваемые маркеры.

Помимо регистрации изменений электрической активности мозга при наличии метастазов, исследователи начали изучать биохимические изменения, которые могут объяснить это изменение. Анализируя гены, экспрессируемые в пораженных тканях, они идентифицировали молекулу EGR1, которая может играть важную роль в этом процессе. Это открытие позволяет разработать препарат для предотвращения или облегчения нейрокогнитивных эффектов метастазов.

Междисциплинарное исследование бросает вызов общепринятому до сих пор предположению, что неврологическая дисфункция, которая часто встречается у пациентов с метастазами в головном мозге, обусловлена исключительно величиной опухоли. Как оказалось, эти симптомы — следствие изменения в активности мозга в результате вызванных опухолью биохимических и молекулярных изменений. Это сдвиг парадигмы, который может улучшить диагностику и терапевтические стратегии.

Изменение фокуса, вызванное этим результатом, означает, что теперь исследователи смогут более системно анализировать когнитивный статус пациентов с метастазами в мозге. Другая цель — найти лекарства, которые защищают мозг от вызванных раком нарушений в нейрональных цепях. Ученые будут искать молекулы, участвующие в изменениях в нейронной коммуникации, вызванных метастазами, и оценивать их как возможные терапевтические мишени.