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癌細胞抗壓生存秘訣:線粒體竟成 "緊急能量站"?

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巴塞羅那科學(xué)家最新研究揭示了癌細胞的生存絕技。當(dāng)受到物理擠壓時,癌細胞能在幾秒內(nèi)啟動線粒體應(yīng)急機制,實現(xiàn)能量暴增以修復(fù) DNA 損傷。這項發(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。

西班牙基因組調(diào)控中心(Centre for Genomic Regulation)的研究團隊使用特殊顯微鏡將活的 HeLa 細胞壓縮至 3 微米寬(約為人類頭發(fā)直徑的 1/30)。他們觀察到,受壓細胞內(nèi)的線粒體在幾秒內(nèi)迅速聚集到細胞核表面,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% 的受限癌細胞中,而在未受壓的懸浮細胞中幾乎不存在。

"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),細胞受壓后 3 秒內(nèi),進入細胞核的 ATP(細胞能量分子)信號飆升約 60%。"這清楚表明細胞正在適應(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。進一步實驗證實,這種能量激增對 DNA 修復(fù)至關(guān)重要 —— 機械擠壓會導(dǎo)致 DNA 鏈斷裂和基因組纏結(jié),而 ATP 驅(qū)動的修復(fù)機制能在幾小時內(nèi)完成修復(fù),未獲得能量 boost 的受壓細胞則無法正常分裂。

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驗室環(huán)境的臨床相關(guān)性。" 共同第一作者里托布拉塔?戈什(Ritobrata Ghose)博士強調(diào)。

研究還揭示了 NAMs 形成的分子機制:肌動蛋白絲在細胞核周圍聚集,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)破壞肌動蛋白結(jié)構(gòu)后,NAMs 形成被阻斷,ATP 激增現(xiàn)象消失。

"機械應(yīng)激反應(yīng)是癌細胞尚未被充分探索的弱點,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。雖然研究聚焦癌細胞,但這種機制可能普遍存在于生物界 —— 免疫細胞穿越淋巴結(jié)、神經(jīng)元延伸突起、胚胎發(fā)育中的細胞形態(tài)發(fā)生等過程都涉及類似物理壓力。

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