一项发表于《自然通讯》（Nature Communications）的新研究发现，当癌细胞在体内遭受“物理挤压”时，会瞬间调动线粒体输送能量至细胞核，形成一种能量冲击波，帮助细胞修复DNA损伤、应对压力并继续存活。这一机制或将揭示癌细胞如何在恶劣环境中顽强生存，并为开发抗癌新策略提供全新切入点。
该研究由西班牙巴塞罗那基因组调控中心（CRG）主导，团队使用一种特殊显微镜将活体细胞压缩至仅三微米宽（约为头发直径的1/30），模拟癌细胞在体内穿梭时的物理压力场景，比如在肿瘤组织中挤压、穿过毛细血管，或在血液中遭遇冲击。
研究人员观察到，在遭遇挤压的短短三秒内，线粒体迅速集结至细胞核表面，形成紧密“光环”结构，并释放大量三磷酸腺苷（ATP）—— 细胞的主要能量分子。这些结构被称为NAMs（nucleus-associated mitochondria，核相关线粒体）
“这让我们重新认识了线粒体的角色，” 该研究共同通讯作者Sara Sdelci博士表示， “它们不只是静态的能量电池，更像是危急时刻被召唤的急救部队。”
数据显示，在受到压缩的HeLa癌细胞中，有高达**84%**出现场景化NAM结构，而在悬浮、不受压的对照组中几乎未见这一现象。
细胞自救机制：DNA修复的“能量突击队”
进一步研究发现，这一ATP能量洪流对DNA修复至关重要。物理挤压会拉扯细胞内的DNA，造成断裂和缠绕。只有在NAM机制产生的额外能量支持下，细胞才能及时修复损伤并维持正常分裂。若缺乏这波能量支持，细胞修复受阻，增殖也随之异常。
通过荧光能量传感器，研究团队实时监测到细胞核中ATP水平在受压后三秒内激增约60%，证实了NAM能量流的存在与作用。
患者组织中也观察到NAM，提示临床意义重大
为了验证这一机制的临床相关性，研究人员分析了来自17位乳腺癌患者的肿瘤活检样本。结果发现，在肿瘤前缘（肿瘤扩散活跃区域）中，有5.4%的细胞核出现NAM结构，而在肿瘤核心区域则仅为，差异显著。
“我们在真实患者体内也看到NAM的存在，这让我们相信，这不是实验室现象，而是具有临床意义的生理反应。” 该研究共同第一作者Rito Ghose博士指出。
细胞支架协助“能量传送”，或为抗转移提供药物新靶点
研究还揭示了NAM形成背后的细胞“工程”：肌动蛋白丝（actin filaments）围绕细胞核形成紧密环绕，而内质网则构建类似“渔网”的结构，共同将线粒体“卡”在细胞核周围。当研究人员使用latrunculin A（一种破坏肌动蛋白的药物）处理细胞时，NAM结构崩溃，ATP流动也随之减弱。
这一发现意味着，若能通过药物阻断该支架结构，或许能降低癌细胞转移能力，而不必广泛干扰线粒体功能，从而减少对健康细胞的毒副作用。
“机械应激反应，是癌细胞潜在的‘软肋’，也是抗癌新药的未来方向之一。” 研究共同作者Verena Ruprecht博士表示。
尽管该研究聚焦癌细胞，作者指出，这一现象可能具有普遍生物学意义，例如免疫细胞穿过淋巴结、神经元延伸轴突、胚胎发育过程中的组织形变等。
“只要细胞处于压力之下，核内能量加持机制或许就会被启动，以保护基因组的完整性。” Sdelci博士总结道，“这为我们揭示了细胞在应对物理压力时全新的能量调控机制，拓展了对细胞生物学的基本认知。”
参考文献：Mitochondria-derived nuclear ATP surge protects against confinement-induced proliferation defects,Nature Communications(2025).DOI: 10.1038/s41467-025-61787-x
编辑：王洪
排版：李丽
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