長(zhǎng)期以來(lái)科學(xué)家們一直知道，線粒體在癌細(xì)胞的代謝和能量產(chǎn)生過(guò)程中扮演著重要角色，然而截止到目前為止，研究人員并不清楚線粒體網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)組織與其在整個(gè)腫瘤水平下的功能性生物能量活性之間的關(guān)聯(lián)。
近日，一篇發(fā)表在國(guó)際雜志Nature上題為“Spatial mapping of mitochondrial networks and bioenergetics in lung cancer”的研究報(bào)告中，來(lái)自加州大學(xué)洛杉磯分校等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過(guò)研究利用正電子發(fā)射斷層掃描技術(shù)（PET）與電子顯微鏡相結(jié)合，在遺傳工程化修飾的小鼠機(jī)體的肺部腫瘤中產(chǎn)生了線粒體網(wǎng)絡(luò)的三維超分辨率圖譜。
文章中，研究人員根據(jù)線粒體的活性和其它因素，利用一種稱(chēng)之為深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)來(lái)對(duì)腫瘤進(jìn)行分類(lèi)分析，并量化了整個(gè)腫瘤中數(shù)百個(gè)細(xì)胞和數(shù)千個(gè)線粒體的結(jié)構(gòu)。研究人員對(duì)兩種主要的非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）亞型—肺腺癌和鱗狀細(xì)胞癌進(jìn)行了研究，并在這些腫瘤內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了不同的線粒體網(wǎng)絡(luò)亞群；更為重要的是，他們還發(fā)現(xiàn)，線粒體能經(jīng)常與諸如脂滴等細(xì)胞器組織在一起并產(chǎn)生特殊的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，同時(shí)還能支持腫瘤細(xì)胞的代謝和線粒體活性。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞中線粒體發(fā)揮功能的關(guān)鍵信息。
研究者推測(cè)，人類(lèi)癌癥樣本中的線粒體群體并不會(huì)與各自的腫瘤亞型相互排斥，而是會(huì)存在一種活性譜；這些研究發(fā)現(xiàn)或許就為理解癌細(xì)胞中線粒體的功能提供了關(guān)鍵的信息，并有望幫助開(kāi)發(fā)出新型癌癥療法。研究者Shackelford說(shuō)道，我們的研究代表了利用遺傳工程化小鼠模型來(lái)生成高度詳細(xì)的肺部腫瘤三維圖譜的關(guān)鍵第一步；利用這些圖譜，我們就能產(chǎn)生肺部腫瘤的結(jié)構(gòu)和功能藍(lán)圖，并能提供非常有價(jià)值的線索來(lái)揭示腫瘤細(xì)胞是如何在結(jié)構(gòu)上組織其細(xì)胞架構(gòu)來(lái)對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的高代謝需求產(chǎn)生反應(yīng)的，我們的研究發(fā)現(xiàn)或許有望幫助指導(dǎo)并改善當(dāng)前的癌癥療法策略，同時(shí)還能闡明科學(xué)家們治療肺癌療法的新方向。
本文研究揭示了肺部腫瘤代謝通量的一個(gè)新的發(fā)現(xiàn)成果，并闡明了癌細(xì)胞對(duì)營(yíng)養(yǎng)的偏好或許是由其細(xì)胞中線粒體和其它細(xì)胞器的區(qū)室所決定的，即要么依賴(lài)于葡萄糖，要么依賴(lài)于游離脂肪酸。本文研究結(jié)果對(duì)于開(kāi)發(fā)能夠靶向作用腫瘤特異性的營(yíng)養(yǎng)偏好的有效抗癌療法具有非常重要的意義，這種多模式成像方法也能促使研究人員揭開(kāi)癌癥代謝此前未知的方面，研究人員認(rèn)為，這或許也能應(yīng)用于對(duì)其它類(lèi)型癌癥的研究中。
綜上，本文研究結(jié)果表明，在非小細(xì)胞肺癌中，線粒體網(wǎng)絡(luò)能被分隔成為不同的亞群，并支配著腫瘤的生物能量能力。
原始出處：
Han, M., Bushong, E.A., Segawa, M. et al. Spatial mapping of mitochondrial networks and bioenergetics in lung cancer. Nature (2023). doi：10.1038/s41586-023-05793-3
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