神經(jīng)系統在癌癥生物學(xué)中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用，病理學(xué)研究已將腫瘤內神經(jīng)密度與癌癥轉移聯(lián)系起來(lái)。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(lèi)動(dòng)物和人類(lèi)中進(jìn)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(lài)性，但神經(jīng)介導癌癥侵襲性的潛在機制仍不清楚。
2025 年 6 月 25 日，南阿拉巴馬大學(xué)和德克薩斯大學(xué)健康科學(xué)中心的研究人員合作，在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Nature 上發(fā)表了題為：Nerve-to-cancer transfer of mitochondria during cancer metastasis 的研究論文。
該研究發(fā)現，癌細胞通過(guò)在癌細胞與神經(jīng)元之間生長(cháng)的超細管道，竊取神經(jīng)元的線(xiàn)粒體，這些被竊取的線(xiàn)粒體增強了癌細胞轉移過(guò)程中穿越血管時(shí)抵御壓力的能力，從而幫助癌細胞的轉移和擴散。
這項開(kāi)創(chuàng )性研究揭示了癌癥轉移中的一種新的生物學(xué)信號軸--神經(jīng)-癌細胞線(xiàn)粒體通道，為研究癌癥進(jìn)展提供了一個(gè)以細胞器為中心的視角，并為治療創(chuàng )新提供了新的靶點(diǎn)，有望利用神經(jīng)生理學(xué)來(lái)阻斷癌癥的代謝支持系統，從而開(kāi)辟癌癥治療新前沿。
論文通訊作者 Simon Grelet 教授表示，轉移是癌癥致命的主要原因，而這項研究找到了癌癥轉移新的罪魁禍首，這也意味著(zhù)我們有了一個(gè)阻止癌癥轉移的新靶點(diǎn)。
長(cháng)期以來(lái)，科學(xué)家們都知道癌細胞會(huì )利用神經(jīng)系統來(lái)促進(jìn)其生長(cháng)。為了更深入地了解這一過(guò)程，研究團隊對患有侵襲性乳腺癌的小鼠進(jìn)行了研究。他們給這些小鼠使用了一種能阻斷神經(jīng)功能的化學(xué)物質(zhì)--肉毒桿菌神經(jīng)毒素A（BoNT/A），結果發(fā)現，小鼠癌細胞的代謝活動(dòng)下降，而神經(jīng)-癌細胞共培養模型證實(shí)，神經(jīng)元能夠改善腫瘤的代謝能力，這些結果這證實(shí)了神經(jīng)元會(huì )影響腫瘤代謝。
我們觀(guān)察到神經(jīng)元與癌細胞之間線(xiàn)粒體轉移的普遍現象。為了追蹤受體細胞的命運，我們開(kāi)發(fā)了 MitoTRACER，這是一種能永久標記從供體細胞接收線(xiàn)粒體的癌細胞的遺傳報告基因
研究團隊進(jìn)一步證實(shí)，神經(jīng)元與癌細胞之間存在普遍的線(xiàn)粒體轉移現象--癌細胞會(huì )伸出像吸管一樣的超細管道，并通過(guò)這些管道"竊取"神經(jīng)元的線(xiàn)粒體。進(jìn)一步實(shí)驗表明，擁有這些盜竊自神經(jīng)元的線(xiàn)粒體的癌細胞會(huì )產(chǎn)生更多的能量。
癌細胞（紅色，細胞核為藍色）長(cháng)出細管，從神經(jīng)細胞（綠色）中"竊取"線(xiàn)粒體
為了追蹤這些竊取了神經(jīng)元線(xiàn)粒體的癌細胞的命運，研究團隊開(kāi)發(fā)了 MitoTRACER，這是一種能永久標記從供體細胞中接受了線(xiàn)粒體的癌細胞的遺傳報告基因。
為了進(jìn)一步揭示這些"竊取"了神經(jīng)元線(xiàn)粒體的癌細胞的轉移能力如何，他們將這些癌細胞通過(guò)針管和注射器擠壓，以模擬它們在血液中流動(dòng)時(shí)所受到的沖擊，還讓另一些癌細胞接觸過(guò)氧化氫（H2O2），以模擬它們在轉移過(guò)程中可能遇到的具有潛在破壞性的化學(xué)環(huán)境。研究團隊發(fā)現，在這兩種情況下，這些"竊取"了神經(jīng)元線(xiàn)粒體的癌細胞比那些沒(méi)有額外線(xiàn)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(jìn)一步研究發(fā)現，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(xiàn)粒體，而其腦轉移腫瘤中的癌細胞則高比例"竊取"了神經(jīng)元的線(xiàn)粒體。研究團隊還發(fā)現，人類(lèi)轉移性腫瘤中的線(xiàn)粒體數量也多于其原發(fā)性腫瘤。這些發(fā)現均表明，原發(fā)性腫瘤中的癌細胞竊取線(xiàn)粒體的行為有助于癌細胞發(fā)生轉移。
總的來(lái)說(shuō)，這些研究結果為觀(guān)察到的癌細胞與神經(jīng)之間的依賴(lài)關(guān)系提供了令人信服的代謝學(xué)解釋?zhuān)@可能適用于更廣泛的情況。這些結果表明，有必要更深入地研究潛在機制以及開(kāi)發(fā)靶向神經(jīng)-癌細胞線(xiàn)粒體轉移的治療策略，以預防癌癥轉移。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09176-8
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