神經(jīng)系統(tǒng)在癌癥生物學(xué)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，病理學(xué)研究已將腫瘤內(nèi)神經(jīng)密度與癌癥轉(zhuǎn)移聯(lián)系起來。然而，癌癥相關(guān)神經(jīng)元的確切影響以及神經(jīng)與癌癥界面的信息交流通道，目前仍知之甚少。之前在嚙齒類動物和人類中進(jìn)行的癌癥去神經(jīng)支配模型研究已表明，癌癥對神經(jīng)存在很強(qiáng)的依賴性，但神經(jīng)介導(dǎo)癌癥侵襲性的潛在機(jī)制仍不清楚。
2025 年 6 月 25 日，南阿拉巴馬大學(xué)和德克薩斯大學(xué)健康科學(xué)中心的研究人員合作，在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Nature 上發(fā)表了題為：Nerve-to-cancer transfer of mitochondria during cancer metastasis 的研究論文。
該研究發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞通過在癌細(xì)胞與神經(jīng)元之間生長的超細(xì)管道，竊取神經(jīng)元的線粒體，這些被竊取的線粒體增強(qiáng)了癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移過程中穿越血管時抵御壓力的能力，從而幫助癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散。
這項(xiàng)開創(chuàng)性研究揭示了癌癥轉(zhuǎn)移中的一種新的生物學(xué)信號軸--神經(jīng)-癌細(xì)胞線粒體通道，為研究癌癥進(jìn)展提供了一個以細(xì)胞器為中心的視角，并為治療創(chuàng)新提供了新的靶點(diǎn)，有望利用神經(jīng)生理學(xué)來阻斷癌癥的代謝支持系統(tǒng)，從而開辟癌癥治療新前沿。
論文通訊作者 Simon Grelet 教授表示，轉(zhuǎn)移是癌癥致命的主要原因，而這項(xiàng)研究找到了癌癥轉(zhuǎn)移新的罪魁禍?zhǔn)?，這也意味著我們有了一個阻止癌癥轉(zhuǎn)移的新靶點(diǎn)。
長期以來，科學(xué)家們都知道癌細(xì)胞會利用神經(jīng)系統(tǒng)來促進(jìn)其生長。為了更深入地了解這一過程，研究團(tuán)隊(duì)對患有侵襲性乳腺癌的小鼠進(jìn)行了研究。他們給這些小鼠使用了一種能阻斷神經(jīng)功能的化學(xué)物質(zhì)--肉毒桿菌神經(jīng)毒素A（BoNT/A），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小鼠癌細(xì)胞的代謝活動下降，而神經(jīng)-癌細(xì)胞共培養(yǎng)模型證實(shí)，神經(jīng)元能夠改善腫瘤的代謝能力，這些結(jié)果這證實(shí)了神經(jīng)元會影響腫瘤代謝。
我們觀察到神經(jīng)元與癌細(xì)胞之間線粒體轉(zhuǎn)移的普遍現(xiàn)象。為了追蹤受體細(xì)胞的命運(yùn)，我們開發(fā)了 MitoTRACER，這是一種能永久標(biāo)記從供體細(xì)胞接收線粒體的癌細(xì)胞的遺傳報告基因
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步證實(shí)，神經(jīng)元與癌細(xì)胞之間存在普遍的線粒體轉(zhuǎn)移現(xiàn)象--癌細(xì)胞會伸出像吸管一樣的超細(xì)管道，并通過這些管道"竊取"神經(jīng)元的線粒體。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，擁有這些盜竊自神經(jīng)元的線粒體的癌細(xì)胞會產(chǎn)生更多的能量。
癌細(xì)胞（紅色，細(xì)胞核為藍(lán)色）長出細(xì)管，從神經(jīng)細(xì)胞（綠色）中"竊取"線粒體
為了追蹤這些竊取了神經(jīng)元線粒體的癌細(xì)胞的命運(yùn)，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了 MitoTRACER，這是一種能永久標(biāo)記從供體細(xì)胞中接受了線粒體的癌細(xì)胞的遺傳報告基因。
為了進(jìn)一步揭示這些"竊取"了神經(jīng)元線粒體的癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力如何，他們將這些癌細(xì)胞通過針管和注射器擠壓，以模擬它們在血液中流動時所受到的沖擊，還讓另一些癌細(xì)胞接觸過氧化氫（H2O2），以模擬它們在轉(zhuǎn)移過程中可能遇到的具有潛在破壞性的化學(xué)環(huán)境。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在這兩種情況下，這些"竊取"了神經(jīng)元線粒體的癌細(xì)胞比那些沒有額外線粒體的癌細(xì)胞存活的可能性大得多。
研究團(tuán)隊(duì)對乳腺癌小鼠模型的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，其原發(fā)性癌細(xì)胞中相對較少的比例"竊取"了神經(jīng)元的線粒體，而其腦轉(zhuǎn)移腫瘤中的癌細(xì)胞則高比例"竊取"了神經(jīng)元的線粒體。研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，人類轉(zhuǎn)移性腫瘤中的線粒體數(shù)量也多于其原發(fā)性腫瘤。這些發(fā)現(xiàn)均表明，原發(fā)性腫瘤中的癌細(xì)胞竊取線粒體的行為有助于癌細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移。
總的來說，這些研究結(jié)果為觀察到的癌細(xì)胞與神經(jīng)之間的依賴關(guān)系提供了令人信服的代謝學(xué)解釋，這可能適用于更廣泛的情況。這些結(jié)果表明，有必要更深入地研究潛在機(jī)制以及開發(fā)靶向神經(jīng)-癌細(xì)胞線粒體轉(zhuǎn)移的治療策略，以預(yù)防癌癥轉(zhuǎn)移。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09176-8
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