巴塞羅那科學(xué)家最新研究揭示了癌細(xì)胞的生存絕技。當(dāng)受到物理擠壓時(shí),癌細(xì)胞能在幾秒內(nèi)啟動(dòng)線粒體應(yīng)急機(jī)制,實(shí)現(xiàn)能量暴增以修復(fù) DNA 損傷。這項(xiàng)發(fā)表在《自然?通訊》的發(fā)現(xiàn),為開發(fā)新型抗癌療法提供了潛在靶點(diǎn)。
西班牙基因組調(diào)控中心(Centre for Genomic Regulation)的研究團(tuán)隊(duì)使用特殊顯微鏡將活的 HeLa 細(xì)胞壓縮至 3 微米寬(約為人類頭發(fā)直徑的 1/30)。他們觀察到,受壓細(xì)胞內(nèi)的線粒體在幾秒內(nèi)迅速聚集到細(xì)胞核表面,形成緊密的 "核相關(guān)線粒體"(NAMs)結(jié)構(gòu),像光環(huán)一樣環(huán)繞細(xì)胞核,甚至使核膜向內(nèi)凹陷。這一現(xiàn)象出現(xiàn)在 84% 的受限癌細(xì)胞中,而在未受壓的懸浮細(xì)胞中幾乎不存在。
"這迫使我們重新思考線粒體在人體中的作用。它們不是為細(xì)胞供能的靜態(tài)電池,更像是能在緊急情況下被召喚的敏捷急救員。" 該研究共同通訊作者薩拉?斯德爾西(Sara Sdelci)博士解釋道。
通過熒光傳感器監(jiān)測發(fā)現(xiàn),細(xì)胞受壓后 3 秒內(nèi),進(jìn)入細(xì)胞核的 ATP(細(xì)胞能量分子)信號(hào)飆升約 60%。"這清楚表明細(xì)胞正在適應(yīng)壓力并重新調(diào)整代謝。" 共同第一作者法比奧?佩扎諾(Fabio Pezzano)博士指出。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí),這種能量激增對 DNA 修復(fù)至關(guān)重要 —— 機(jī)械擠壓會(huì)導(dǎo)致 DNA 鏈斷裂和基因組纏結(jié),而 ATP 驅(qū)動(dòng)的修復(fù)機(jī)制能在幾小時(shí)內(nèi)完成修復(fù),未獲得能量 boost 的受壓細(xì)胞則無法正常分裂。
臨床樣本分析顯示,17 名乳腺癌患者的腫瘤活檢中,侵襲性腫瘤前沿的 NAMs 出現(xiàn)率(5.4%)是腫瘤核心(1.8%)的 3 倍。"在患者活檢中觀察到這一特征,使我們確信其超越實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的臨床相關(guān)性。" 共同第一作者里托布拉塔?戈什(Ritobrata Ghose)博士強(qiáng)調(diào)。
研究還揭示了 NAMs 形成的分子機(jī)制:肌動(dòng)蛋白絲在細(xì)胞核周圍聚集,結(jié)合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成網(wǎng)狀支架,將線粒體固定在核膜表面。當(dāng)用拉春庫林 A(latrunculin A)破壞肌動(dòng)蛋白結(jié)構(gòu)后,NAMs 形成被阻斷,ATP 激增現(xiàn)象消失。
"機(jī)械應(yīng)激反應(yīng)是癌細(xì)胞尚未被充分探索的弱點(diǎn),可能開辟新的治療途徑。" 共同通訊作者維雷娜?魯普雷希特(Verena Ruprecht)博士表示。雖然研究聚焦癌細(xì)胞,但這種機(jī)制可能普遍存在于生物界 —— 免疫細(xì)胞穿越淋巴結(jié)、神經(jīng)元延伸突起、胚胎發(fā)育中的細(xì)胞形態(tài)發(fā)生等過程都涉及類似物理壓力。
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