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人體內的微觀世界
來源: | 作者:泛肽生物研發中心團隊 | 發布時間: 2022-08-25 | 111 次瀏覽 | 分享到:

細胞間穿梭的線粒體

細胞間通信和溝通不僅是單細胞生物的特點,也是每一個多細胞生物的基本過程。除了膜結合和釋放因子外,胞質成分的共享代表了一種新的、尚未被探索的信號通路,如線粒體在細胞間的直接運輸是這種通信通道的一個特例。如,癌細胞能夠利用細胞之間線粒體轉移來維持其高代謝需求與腫瘤轉移,這關系到當前和未來癌癥治療的相關分子機制。

近兩年,有大量報道腫瘤細胞線粒體參與腫瘤轉移發生。這可能解釋了為什么腫瘤細胞對線粒體功能的需求。糖酵解能夠維持腫瘤細胞的存活(Warburg效應),當其適應了所處環境條件后逐步向其他部位努力“繁殖”,這一過程勢必將消耗更多能量,自然需要由原有的糖酵解供能方式轉為產能更高的線粒體供能方式。

線粒體在細胞間的穿梭可能產生嚴重的病理后果,特別是在癌癥中。在幾種類型的血液系統惡性腫瘤中已經觀察到線粒體轉移,有理由認為,在骨髓生態位中獲得新的線粒體是白血病細胞實現耐藥性的一種途徑。腫瘤細胞間線粒體轉移發生對血液腫瘤的進展和耐藥至關重要。

2006年首次觀察到線粒體由骨髓基質細胞(BMSCs)轉移至線粒體缺乏的A549肺癌細胞,并通過有氧呼吸挽救后者存活。研究者排除了線粒體是來自培養基或游離狀態或mtDNA合成的可能。一項后續研究進一步支持了這種現象,將帶有熒光標記的線粒體蛋白的小鼠黑色素瘤細胞注射到小鼠體內后,觀察到了紅色熒光線粒體通過納米微管的轉移進入到另一細胞中(下圖中藍色為細胞核,紅色為線粒體,綠色為CFSE標記的小鼠細胞;綠色細胞內的紅色線粒體從其他細胞轉移或竊取進來)。

(圖片來源eLife)

除了腫瘤細胞和免疫細胞外,腫瘤微環境中還包含許多不同類型的細胞,它們可以通過細胞-細胞接觸直接控制腫瘤中線粒體,也可以通過分泌可溶性因子和各種細胞外小泡間接控制腫瘤中線粒體。那么線粒體直接共享的現象是否也會導致惡性細胞對現有藥物組合的耐藥性,進一步促進腫瘤生長,其潛在分子機制和細胞生理學后果的深入研究可能會解釋許多臨床治療失敗的案例。這最終也為更有效的新型藥物組合的產生提供幫助。

左圖:場發射掃描電鏡(FESEM)圖像顯示了在乳腺癌細胞和免疫細胞之間形成的納米管。

右圖:共聚焦顯微鏡圖像顯示線粒體(綠色熒光)通過細胞間納米管從T細胞移動到癌細胞。線粒體DNA被藍色染料標記。(圖片來源Dana-Farber與Brigham癌癥研究中心)

綜上,線粒體并不是局限在宿主細胞內,而是通過納米管或細胞外囊泡在細胞間活躍地穿行,線粒體功能紊亂損害組織完整性涉及多種人類疾病。線粒體轉運是細胞間通訊的關鍵機制,涉及代謝穩態、免疫反應和應激信號。腫瘤細胞在微環境中或從鄰近細胞導入線粒體,可能影響癌癥的進展。因此,涉及免疫細胞活躍和健康的線粒體的生物學過程,在臨床上意味著具有相當重要的腫瘤抑制作用,這就要求對線粒體的檢測精度越來越高,越來越緊迫。

目前臨床上能夠檢測到免疫細胞線粒體質量、膜電位來反映細胞代謝功能的試劑盒唯有泛肽生物一家。泛肽生物在該檢測領域具有多種檢測試劑與軟件輔助,并獲得多項專利支持。



■參考文獻

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