一項(xiàng)發(fā)表于《自然通訊》（Nature Communications）的新研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)癌細(xì)胞在體內(nèi)遭受“物理擠壓”時，會瞬間調(diào)動線粒體輸送能量至細(xì)胞核，形成一種能量沖擊波，幫助細(xì)胞修復(fù)DNA損傷、應(yīng)對壓力并繼續(xù)存活。這一機(jī)制或?qū)⒔沂景┘?xì)胞如何在惡劣環(huán)境中頑強(qiáng)生存，并為開發(fā)抗癌新策略提供全新切入點(diǎn)。

該研究由西班牙巴塞羅那基因組調(diào)控中心（CRG）主導(dǎo)，團(tuán)隊(duì)使用一種特殊顯微鏡將活體細(xì)胞壓縮至僅三微米寬（約為頭發(fā)直徑的1/30），模擬癌細(xì)胞在體內(nèi)穿梭時的物理壓力場景，比如在腫瘤組織中擠壓、穿過毛細(xì)血管，或在血液中遭遇沖擊。

研究人員觀察到，在遭遇擠壓的短短三秒內(nèi)，線粒體迅速集結(jié)至細(xì)胞核表面，形成緊密“光環(huán)”結(jié)構(gòu)，并釋放大量三磷酸腺苷（ATP）—— 細(xì)胞的主要能量分子。這些結(jié)構(gòu)被稱為NAMs（nucleus-associated mitochondria，核相關(guān)線粒體）

“這讓我們重新認(rèn)識了線粒體的角色，” 該研究共同通訊作者Sara Sdelci博士表示， “它們不只是靜態(tài)的能量電池，更像是危急時刻被召喚的急救部隊(duì)。”

數(shù)據(jù)顯示，在受到壓縮的HeLa癌細(xì)胞中，有高達(dá)**84%**出現(xiàn)場景化NAM結(jié)構(gòu)，而在懸浮、不受壓的對照組中幾乎未見這一現(xiàn)象。

細(xì)胞自救機(jī)制：DNA修復(fù)的“能量突擊隊(duì)”

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這一ATP能量洪流對DNA修復(fù)至關(guān)重要。物理擠壓會拉扯細(xì)胞內(nèi)的DNA，造成斷裂和纏繞。只有在NAM機(jī)制產(chǎn)生的額外能量支持下，細(xì)胞才能及時修復(fù)損傷并維持正常分裂。若缺乏這波能量支持，細(xì)胞修復(fù)受阻，增殖也隨之異常。

通過熒光能量傳感器，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)時監(jiān)測到細(xì)胞核中ATP水平在受壓后三秒內(nèi)激增約60%，證實(shí)了NAM能量流的存在與作用。

患者組織中也觀察到NAM，提示臨床意義重大

為了驗(yàn)證這一機(jī)制的臨床相關(guān)性，研究人員分析了來自17位乳腺癌患者的腫瘤活檢樣本。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在腫瘤前緣（腫瘤擴(kuò)散活躍區(qū)域）中，有5.4%的細(xì)胞核出現(xiàn)NAM結(jié)構(gòu)，而在腫瘤核心區(qū)域則僅為，差異顯著。

“我們在真實(shí)患者體內(nèi)也看到NAM的存在，這讓我們相信，這不是實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)象，而是具有臨床意義的生理反應(yīng)?！?該研究共同第一作者Rito Ghose博士指出。

細(xì)胞支架協(xié)助“能量傳送”，或?yàn)榭罐D(zhuǎn)移提供藥物新靶點(diǎn)

研究還揭示了NAM形成背后的細(xì)胞“工程”：肌動蛋白絲（actin filaments）圍繞細(xì)胞核形成緊密環(huán)繞，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)則構(gòu)建類似“漁網(wǎng)”的結(jié)構(gòu)，共同將線粒體“卡”在細(xì)胞核周圍。當(dāng)研究人員使用latrunculin A（一種破壞肌動蛋白的藥物）處理細(xì)胞時，NAM結(jié)構(gòu)崩潰，ATP流動也隨之減弱。

這一發(fā)現(xiàn)意味著，若能通過藥物阻斷該支架結(jié)構(gòu)，或許能降低癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力，而不必廣泛干擾線粒體功能，從而減少對健康細(xì)胞的毒副作用。

“機(jī)械應(yīng)激反應(yīng)，是癌細(xì)胞潛在的‘軟肋’，也是抗癌新藥的未來方向之一?！?研究共同作者Verena Ruprecht博士表示。

盡管該研究聚焦癌細(xì)胞，作者指出，這一現(xiàn)象可能具有普遍生物學(xué)意義，例如免疫細(xì)胞穿過淋巴結(jié)、神經(jīng)元延伸軸突、胚胎發(fā)育過程中的組織形變等。

“只要細(xì)胞處于壓力之下，核內(nèi)能量加持機(jī)制或許就會被啟動，以保護(hù)基因組的完整性?！?Sdelci博士總結(jié)道，“這為我們揭示了細(xì)胞在應(yīng)對物理壓力時全新的能量調(diào)控機(jī)制，拓展了對細(xì)胞生物學(xué)的基本認(rèn)知?！?/p>

參考文獻(xiàn)：Mitochondria-derived nuclear ATP surge protects against confinement-induced proliferation defects,Nature Communications(2025).DOI: 10.1038/s41467-025-61787-x

編輯：王洪

排版：李麗