科学家发现癌细胞在物理挤压下会产生即时能量脉冲,这种生存机制使其能修复DNA损伤并适应严酷环境。该发现为开发靶向该机制的新型疗法提供了可能。
根据发表在《自然通讯》的研究,当癌细胞受到物理挤压时,线粒体会立即迁移到细胞核表面并输送ATP能量。这种能量激增是首次发现的细胞防御机制,可帮助细胞修复DNA损伤并适应体内拥挤环境。
线粒体作为"敏捷的先遣部队"
巴塞罗那基因组调控中心(CRG)的研究团队使用特制显微镜,将活细胞压缩至仅3微米宽(约为人类头发直径的1/30)。结果显示,在受压的海拉癌细胞中,线粒体在数秒内形成围绕细胞核的密集环带,导致细胞核内陷,这种现象在84%的受压细胞中出现,而对照组几乎未见。
"这迫使我们重新认识线粒体的角色。它们不仅是静态的能量电池,更像是能在细胞受压时快速响应的先遣部队。"共同通讯作者Sara Sdelci博士表示。
能量激增修复DNA损伤
研究团队使用荧光传感器观察到,受压三秒内进入细胞核的ATP增加了约60%。"这清楚表明细胞在适应压力并重构代谢。"共同第一作者Fabio Pezzano博士解释说。机械应力会导致DNA断裂和缠绕,而ATP激增使细胞能在数小时内完成修复,缺乏该机制的细胞则停止正常分裂。
患者肿瘤中的证据
在17例乳腺肿瘤活检中,侵袭前沿肿瘤细胞的核相关线粒体(NAM)密度(5.4%)是肿瘤核心区域(1.8%)的三倍。"在患者样本中发现这种特征,证明该机制具有临床相关性。"共同第一作者Ritobrata Ghose博士指出。
新型癌症疗法潜力
实验证明,使用药物破坏肌动蛋白丝和内质网支架可阻断NAM形成。"针对这种支架的药物可能通过抑制能量脉冲,在不损害健康组织的情况下抑制肿瘤侵袭。"共同通讯作者Verena Ruprecht博士表示。
普适性压力响应机制
尽管研究聚焦癌症,但该机制可能存在于免疫细胞迁移、神经元生长等其他生理过程。Sdelci博士总结:"细胞受压时,核能量供应可能普遍守护基因组完整性,这标志着细胞生物学理解的重大突破。"
该发现揭示了癌细胞此前未知的生存机制,为限制肿瘤进展提供了新的研究方向。
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