神經(jīng)系統(tǒng)在癌癥生物學中發(fā)揮著關(guān)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(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。
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。
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。
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。
總的來說，這些研究結(jié)果為觀察到的癌細胞與神經(jīng)之間的依賴關(guān)系提供了令人信服的代謝學解釋，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制以及開發(fā)靶向神經(jīng)-癌細胞線粒體轉(zhuǎn)移的治療策略，以預防癌癥轉(zhuǎn)移。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09176-8
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