利用线粒体在不同细胞间转移 增强脑癌细胞的致瘤性

在胶质母细胞瘤(GBM)中，来自肿瘤微环境的星形胶质细胞的线粒体通过类似肿瘤微管的物理结构转移到癌细胞中是一种常见现象，这种转移驱动线粒体呼吸的增加和与致瘤性相关的代谢途径的上调，促进癌细胞自我更新、增强了其致瘤性，转移依赖于细胞间连接，由生长相关蛋白43 (GAP43)促进的，

　　

原发性胶质母细胞瘤(GBM)是最常见的恶性原发性脑肿瘤。研究人员正在寻找新的方法来克服胶质母细胞瘤癌细胞的免疫逃逸，因为它们能够改变自己的特征以逃避治疗。美国克利夫兰诊所的研究人员在小鼠身上的新发现表明，胶质母细胞瘤癌细胞可能利用来自中枢神经系统的线粒体转移生长并形成更具攻击性的肿瘤。该研究结果发表在《自然癌症》杂志上，题为《星形胶质细胞中依赖Gap43的线粒体转移增强胶质母细胞瘤的致瘤性》。

线粒体通过氧化磷酸化产生ATP，在细胞代谢中起着至关重要的作用；也涉及许多其他细胞功能，包括凋亡细胞死亡、炎症、干细胞分化和自噬。癌细胞的快速增殖需要依赖超常规的能量支持。研究发现，在胶质母细胞瘤(GBM)中来自肿瘤微环境细胞的线粒体转移是一种常见现象——健康的星形胶质细胞将产生能量的细胞器转移到胶质母细胞瘤癌细胞，促使癌细胞线粒体呼吸的增加和与增殖和致瘤性相关的代谢途径的上调；这种转移使癌症更致命，肿瘤更容易生长，可视为一种促进GBM肿瘤发生的机制。

这种线粒体转移依赖于GBM细胞和星形胶质细胞之间形成基于物理的肌动蛋白的细胞间连接网络，由生长相关蛋白43 (GAP43)促进的，GAP43是一种参与神经元轴突再生和星形胶质细胞反应性的蛋白质。GAP43 通常存在于神经元投射中，对 GBM 生长和肿瘤细胞网络至关重要，它介导星形胶质细胞的线粒体转移，这种肌动蛋白相关蛋白以前未被描述过。这种连接与之前描述的肿瘤微管 (MT)具有很强的相似性——肿瘤微管 (MT)是 GBM 细胞之间形成的网络连接，目前仅见报告于神经胶质瘤中，特别是胶质母细胞瘤，并且已被确定为细胞间通讯、侵袭和治疗抵抗的重要模式。

线粒体从星形胶质细胞转移到胶质母细胞瘤细胞，会推动代谢重编程向氧化呼吸作用，同时增加 ATP 的产生，导致线粒体呼吸的增加和与增殖和致瘤性相关的代谢途径的上调，促使癌细胞细胞周期进展到增殖的G2/M期，促进了GBM的自我更新、增强了其致瘤性。线粒体转移还通过与细胞增殖和细胞周期进程相关的蛋白质磷酸化导致细胞内信号传导。

研究亮点

研究发现是来自 TME 非恶性细胞的线粒体转移促进了高度致瘤性细胞表型，其特征在于增殖能力增加和自我更新，这表现为体内原位肿瘤更高的外显率和更快的致死率。在动物实验中，颅内肿瘤植入“获得星形胶质细胞线粒体所驱动的增殖和自我更新增强表型的肿瘤细胞”足以导致致瘤性增加，而在植入缺乏这种表型的肿瘤细胞会导致 GBM 细胞增殖降低。因此，线粒体转移和向氧化代谢的转变构成了 GBM 与其微环境的基本致癌相互作用。研究为这个未被充分研究的过程增加了一种机制理解，形成了未来研究的基础，这也可能广泛适用于中枢神经系统以外的肿瘤和其他病理背景。

学者评价

“确定胶质母细胞瘤细胞与大脑和神经系统的复杂相互作用对于开发针对这种高度侵袭性脑癌的新疗法至关重要，”心血管和代谢科学工作人员、Melvin H. Burkhardt神经肿瘤学临床研究授予主席Justin Lathia博士说。“我们知道这种类型的转移在理论上是可能的，但我们不知道它在脑肿瘤中的相关性和危险性。”当癌细胞接受线粒体时，它会影响产生能量的过程。研究发现，在胶质母细胞瘤中，这种促进支持癌症干细胞的特性，包括自我更新和致瘤性。“癌症和癌症治疗并不存在于真空中，”“你不仅仅是单独治疗和研究肿瘤，而是利用一个多样化的生态系统。对这一途径的进一步研究可以确定治疗胶质母细胞瘤的新策略，但也有可能了解其他类型的癌症。”

编译 vivian