Nature重磅發(fā)現(xiàn)：癌細胞從神經(jīng)元中“竊取”線粒體，以增強自身能量，促進癌癥轉(zhuǎn)移

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作者：王聰來源：生物世界

2025-06-30

神經(jīng)系統(tǒng)在癌癥生物學中發(fā)揮著關鍵作用，病理學研究已將腫瘤內(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)存在很強的依賴性，但神經(jīng)介導癌癥侵襲性的潛在機制仍不清楚。

2025 年 6 月 25 日，南阿拉巴馬大學和德克薩斯大學健康科學中心的研究人員合作，在國際頂尖學術期刊 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)，癌細胞通過在癌細胞與神經(jīng)元之間生長的超細管道，竊取神經(jīng)元的線粒體，這些被竊取的線粒體增強了癌細胞轉(zhuǎn)移過程中穿越血管時抵御壓力的能力，從而幫助癌細胞的轉(zhuǎn)移和擴散。

這項開創(chuàng)性研究揭示了癌癥轉(zhuǎn)移中的一種新的生物學信號軸--神經(jīng)-癌細胞線粒體通道，為研究癌癥進展提供了一個以細胞器為中心的視角，并為治療創(chuàng)新提供了新的靶點，有望利用神經(jīng)生理學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，而這項研究找到了癌癥轉(zhuǎn)移新的罪魁禍首，這也意味著我們有了一個阻止癌癥轉(zhuǎn)移的新靶點。

2025 年 6 月 25 日，南阿拉巴馬大學和德克薩斯大學健康科學中心的研究人員合作，在國際頂尖學術期刊 Nature 上發(fā)表了題為：Nerve-to-cancer transfer of mitochondria during cancer metastasis 的研究論文。

長期以來，科學家們都知道癌細胞會利用神經(jīng)系統(tǒng)來促進其生長。為了更深入地了解這一過程，研究團隊對患有侵襲性乳腺癌的小鼠進行了研究。他們給這些小鼠使用了一種能阻斷神經(jīng)功能的化學物質(zhì)--肉毒桿菌神經(jīng)毒素A（BoNT/A），結果發(fā)現(xiàn)，小鼠癌細胞的代謝活動下降，而神經(jīng)-癌細胞共培養(yǎng)模型證實，神經(jīng)元能夠改善腫瘤的代謝能力，這些結果這證實了神經(jīng)元會影響腫瘤代謝。

我們觀察到神經(jīng)元與癌細胞之間線粒體轉(zhuǎn)移的普遍現(xiàn)象。為了追蹤受體細胞的命運，我們開發(fā)了 MitoTRACER，這是一種能永久標記從供體細胞接收線粒體的癌細胞的遺傳報告基因

研究團隊進一步證實，神經(jīng)元與癌細胞之間存在普遍的線粒體轉(zhuǎn)移現(xiàn)象--癌細胞會伸出像吸管一樣的超細管道，并通過這些管道"竊取"神經(jīng)元的線粒體。進一步實驗表明，擁有這些盜竊自神經(jīng)元的線粒體的癌細胞會產(chǎn)生更多的能量。

癌細胞（紅色，細胞核為藍色）長出細管，從神經(jīng)細胞（綠色）中“竊取”線粒體

癌細胞（紅色，細胞核為藍色）長出細管，從神經(jīng)細胞（綠色）中"竊取"線粒體

為了追蹤這些竊取了神經(jīng)元線粒體的癌細胞的命運，研究團隊開發(fā)了 MitoTRACER，這是一種能永久標記從供體細胞中接受了線粒體的癌細胞的遺傳報告基因。

為了進一步揭示這些"竊取"了神經(jīng)元線粒體的癌細胞的轉(zhuǎn)移能力如何，他們將這些癌細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環(huán)境。研究團隊發(fā)現(xiàn)，在這兩種情況下，這些"竊取"了神經(jīng)元線粒體的癌細胞比那些沒有額外線粒體的癌細胞存活的可能性大得多。

研究團隊對乳腺癌小鼠模型的進一步研究發(fā)現(xiàn)，其原發(fā)性癌細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)移腫瘤中的癌細胞則高比例"竊取"了神經(jīng)元的線粒體。研究團隊還發(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)性腫瘤中的癌細胞竊取線粒體的行為有助于癌細胞發(fā)生轉(zhuǎn)移。

研究團隊對乳腺癌小鼠模型的進一步研究發(fā)現(xiàn)，其原發(fā)性癌細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)移腫瘤中的癌細胞則高比例”竊取“了神經(jīng)元的線粒體。