線粒體是細(xì)胞內(nèi)的能量工廠，除了紅血細(xì)胞外，其存在于人體內(nèi)的每一個(gè)細(xì)胞中，線粒體的主要功能是提供細(xì)胞所需要的能量，即我們俗知的ATP。

由于線粒體在細(xì)胞內(nèi)起著關(guān)鍵的作用，因此線粒體有時(shí)候和很多疾病的發(fā)病直接相關(guān)，比如癌癥，日前，刊登在國際雜志PLoS Biology雜志上的一項(xiàng)研究報(bào)告中，來自美國Wistar研究所的科學(xué)家們通過研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞中的線粒體含有一種特殊的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)對(duì)于維持線粒體的清潔功能非常重要，其不僅可以使腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散，而且還可以幫助腫瘤實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散。

近年來科學(xué)家們?cè)诰€粒體和癌癥關(guān)聯(lián)性研究中取得了一些可喜的成果，本文中小編盤點(diǎn)了近年來線粒體與癌癥之間的相關(guān)研究進(jìn)展。

doi：10.1016/j.celrep.2014.06.043

轉(zhuǎn)移是腫瘤細(xì)胞常常用以形成惡性癌癥組織的策略，腫瘤轉(zhuǎn)移往往會(huì)導(dǎo)致患者較差的預(yù)后，而設(shè)法阻斷腫瘤的轉(zhuǎn)移或者抑制惡性腫瘤組織的形成則是抵御癌癥的一種新思路。近日，來自魯汶大學(xué)的研究人員通過研究成功地在小鼠體內(nèi)實(shí)現(xiàn)了抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的目的，相關(guān)研究成果刊登在了國際雜志Cell Reports上。

研究者Pierre Sonveaux的研究小組通過研究發(fā)現(xiàn)了一種新型的藥物化合物可以有效阻斷腫瘤的轉(zhuǎn)移，而正是由于研究人員對(duì)腫瘤細(xì)胞線粒體的深入研究才獲得了如今的研究結(jié)果，線粒體是細(xì)胞的能量工廠，當(dāng)腫瘤細(xì)胞中線粒體的功能發(fā)生改變時(shí)就會(huì)促進(jìn)細(xì)胞的遷移，最終導(dǎo)致腫瘤成功轉(zhuǎn)移。

doi：10.1016/j.molcel.2015.01.002

一篇刊登于國際雜志Molecular Cell上的研究報(bào)告中，來自弗吉尼亞大學(xué)的科學(xué)家通過研究表明，許多癌癥，包括幾乎所有的胰腺癌都會(huì)奴役并且使得細(xì)胞的能量工廠—線粒體畸變，從而產(chǎn)生利于腫瘤生長的環(huán)境。

研究者表示，在癌細(xì)胞存在的情況下，線粒體會(huì)被驅(qū)動(dòng)進(jìn)行不自然地分裂從而失去其正常的形狀，并且在細(xì)胞核周圍被瓦解，最終的結(jié)局就會(huì)產(chǎn)生對(duì)癌細(xì)胞生長較適合的環(huán)境；如果可以阻斷該過程，醫(yī)生們終有一天就會(huì)開發(fā)出新型策略來阻斷腫瘤的生長。

研究者David Kashatus說道，或許同其它抑制劑相結(jié)合我們才可以對(duì)線粒體的分裂進(jìn)行靶向作用，而如今我們希望這可以在抑制癌癥的療法上帶來一點(diǎn)幫助。這項(xiàng)研究中研究者主要對(duì)由Ras基因突變引發(fā)的腫瘤進(jìn)行研究，Ras突變?cè)诖蠹s30%的癌癥中都存在，Ras可以激活一種名為MAP的激酶通路，而該通路在很多年前研究者就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了。研究者表示，細(xì)胞間的交流可以促進(jìn)線粒體以非常規(guī)的頻率進(jìn)行分裂。

doi：10.1096/fj.14-259903

近年來科學(xué)家花費(fèi)了巨大的精力去研究為何癌細(xì)胞如此具有“彈性”，即便是在其面對(duì)毒性藥物、放療甚至是機(jī)體免疫系統(tǒng)時(shí)依然可以死灰復(fù)燃；近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志The FASEB Journal上的研究論文中，來自俄羅斯科學(xué)院的研究人員通過研究表示，由一種波形蛋白（VIF）形成的中間絲（intermediate filaments）可以使得癌細(xì)胞中的線粒體有效地被保護(hù)以免于損傷。

在正常情況下，VIF可以作為細(xì)胞的骨骼來幫助維持細(xì)胞的形狀，而在癌細(xì)胞中，VIF則會(huì)幫助保護(hù)癌細(xì)胞的能量供給中心—線粒體，其可以幫助癌細(xì)胞抵御來自外界的各種攻擊，由于許多癌癥療法可以靶向作用癌細(xì)胞的線粒體，因此本文研究或?qū)椭芯咳藛T開發(fā)出有效治療癌癥的新型藥物。

研究者Alexander A. Minin博士表示，此前研究人員在某些腫瘤細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的過程中發(fā)現(xiàn)了波形蛋白的表達(dá)，自從那時(shí)起這種蛋白就被用作臨床診斷的生物標(biāo)志物，然而波形蛋白在促進(jìn)癌癥轉(zhuǎn)移上的角色至今尚不清楚；我們的研究就解決了這一問題，研究者發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞能動(dòng)表型的獲得需要線粒體增強(qiáng)能量的產(chǎn)生，而VIFs則會(huì)通過增加線粒體膜的跨膜電位（MMP）來完成這個(gè)任務(wù)。

doi：10.1016/j.celrep.2014.04.037

近日，德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心兒童醫(yī)學(xué)中心研究所獲得了一個(gè)突破性的研究發(fā)現(xiàn)，由Ralph DeBerardinis 醫(yī)學(xué)博士領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)研究小組揭示了使某些癌腫瘤發(fā)展壯大的非典型代謝途徑的“密碼”，為戰(zhàn)勝這種癌癥提供了一個(gè)可能的“路線圖”。

相關(guān)研究成果發(fā)表于Cell Reports雜志上，DeBerardinis博士等人闡述了引起一系列能量生成化學(xué)反應(yīng)（被稱為三羧酸循環(huán)）反向運(yùn)作的觸發(fā)機(jī)制的關(guān)鍵作用。

doi：10.1038/ncomms9371

近日，來自美國斯克里普斯研究所的研究人員在國際學(xué)術(shù)期刊nature communication上發(fā)表了一項(xiàng)最新研究進(jìn)展，他們發(fā)現(xiàn)參與細(xì)胞死亡的一個(gè)酶具有新功能。這項(xiàng)研究證明了這種叫做RIPK3的酶如何在細(xì)胞線粒體與免疫系統(tǒng)之間進(jìn)行信號(hào)傳遞。

這項(xiàng)新研究表明，這一交互作用不僅對(duì)于啟動(dòng)抗腫瘤免疫應(yīng)答非常重要，同時(shí)對(duì)于調(diào)節(jié)可能導(dǎo)致自身免疫性疾病的炎癥性應(yīng)答也非常重要。

之前研究證明RIPK3能夠控制對(duì)一種細(xì)胞程序性死亡--壞死性凋亡的誘導(dǎo)過程。但科學(xué)家們對(duì)于RIPK3在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮何種作用仍不清楚。

doi：10.1371/journal.pbio.1002507

作為細(xì)胞的能量工廠，線粒體對(duì)于每個(gè)有機(jī)體都非常重要，因?yàn)槠淇梢援a(chǎn)生維持細(xì)胞生存的能量，但線粒體如何在癌細(xì)胞中發(fā)揮作用的機(jī)制目前并沒有被完全闡明，一般而言，腫瘤細(xì)胞的增殖效率要遠(yuǎn)高于正常組織，因此科學(xué)家們就預(yù)測(cè)保留線粒體功能的機(jī)制或許對(duì)于支持腫瘤生長擴(kuò)展非常重要。

近日刊登于國際雜志PLoS Biology上的一項(xiàng)研究報(bào)告中，來自維斯拓研究院（The Wistar Institute）的研究人員通過研究在腫瘤細(xì)胞的線粒體中鑒別出了一種特殊的蛋白網(wǎng)絡(luò)，其對(duì)于維持癌細(xì)胞線粒體的清潔功能非常重要，不僅可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，還可以幫助癌細(xì)胞遷移并且侵入到其它器官中。隨后研究者關(guān)閉了該蛋白網(wǎng)絡(luò)中單個(gè)亞單位，從而就可以大幅降低癌細(xì)胞生長和擴(kuò)散的能力，這就或許就提供了一種新型的治療靶點(diǎn)。

doi：10.1074/jbc.M802763200

研究者們新近報(bào)道了一種存在于干細(xì)胞中的未知關(guān)系，即分化潛能與線粒體代謝效率之間的聯(lián)系，后者是一種細(xì)胞的能量標(biāo)志。干細(xì)胞的線粒體活性越強(qiáng)，它所擁有的分化能力就越高，而且形成腫瘤的可能性也更大。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)能為從機(jī)體中富集適合治療用途的干細(xì)胞提供方法，也能為干細(xì)胞在癌癥中的作用研究提供信息。

該研究由國家心、肺、血液研究所（NHBLI）的Toren Finkel及其同事完成，他們以線粒體功能為指標(biāo)，篩選小鼠的胚胎干細(xì)胞（檢測(cè)線粒體質(zhì)膜內(nèi)外的電壓差，類似于神經(jīng)活性的檢測(cè)），并且發(fā)現(xiàn)從外觀上和干細(xì)胞關(guān)鍵標(biāo)志因子的表達(dá)量上，都很難區(qū)別干細(xì)胞代謝水平的高低。

然而，這兩種代謝水平不同的細(xì)胞移植到小鼠體內(nèi)之后卻表現(xiàn)出相反的特征，代謝率低的細(xì)胞分化為其他細(xì)胞的效率較高，而代謝率高的細(xì)胞則更傾向于分裂增殖，并形成畸胎瘤，這是一種由不同類型組織混合而成的腫瘤類似物。

DOI：10.1126/science.1156906

癌癥往往會(huì)在腫瘤擴(kuò)散到其他組織后發(fā)動(dòng)致命一擊。一項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志網(wǎng)絡(luò)版上的研究為人們了解這一被稱為轉(zhuǎn)移的過程提供了最新的認(rèn)識(shí)。研究人員報(bào)告說，線粒體脫氧核糖核酸（DNA）突變能夠刺激轉(zhuǎn)移，但這一過程同時(shí)能夠被藥物所逆轉(zhuǎn)——至少在小鼠身上是這樣。

線粒體是從母親那里繼承的一種微小的細(xì)胞器官，其作用相當(dāng)于細(xì)胞的發(fā)電站。線粒體擁有自己的DNA，名為mtDNA。10年前，癌癥研究人員注意到，腫瘤細(xì)胞中的mtDNA往往會(huì)產(chǎn)生突變——其水平大大高于正常組織。這部分緣于mtDNA并沒有被蛋白質(zhì)所包圍，因此更容易受到損傷。一些研究人員推測(cè)，mtDNA可能導(dǎo)致了癌癥。但也有人認(rèn)為，變異僅僅是癌癥的一個(gè)副產(chǎn)品；他們強(qiáng)調(diào)，那些患有線粒體疾病的人并沒有顯著的癌癥傾向，同時(shí)患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)并非來自于母親，因此不能肯定線粒體與癌癥的形成有關(guān)。

為了研究mtDNA突變?cè)诎┌Y中扮演的角色，日本筑波大學(xué)的Jun-Ichi Hayashi研究小組與合作者將兩種小鼠腫瘤細(xì)胞中的mtDNA進(jìn)行了交換—— 一種細(xì)胞會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移而另一種則不會(huì)。當(dāng)研究人員用這種雜交細(xì)胞對(duì)小鼠實(shí)施皮下注射后，這些細(xì)胞逐漸發(fā)育為腫瘤并最終擴(kuò)散到肺。與注射了來自較少轉(zhuǎn)移傾向的細(xì)胞mtDNA的小鼠相比，那些體內(nèi)攜帶轉(zhuǎn)移細(xì)胞mtDNA的小鼠形成了更多的肺腫瘤，這意味著mtDNA便是最終的罪魁禍?zhǔn)?。然而mtDNA似乎與最初的腫瘤形成無關(guān)——當(dāng)研究人員將來自轉(zhuǎn)移細(xì)胞的mtDNA交換到正常細(xì)胞中后，后者并沒有形成腫瘤。

DOI：10.1038/onc.2015.227

腫瘤細(xì)胞拒絕遵守正常細(xì)胞的規(guī)矩，他們沒休沒止的分裂，入侵組織并以異常利用率消耗葡萄糖。賓夕法尼亞大學(xué)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)線粒體的缺陷，在正常細(xì)胞癌變的過渡中起到關(guān)鍵作用。當(dāng)賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家打亂了線粒體的一個(gè)重要組成部分后，正常細(xì)胞出現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞的特征。這項(xiàng)研究提前在線發(fā)表在雜志Oncogene。

在1924年，德國生物學(xué)家Otto Heinrich Warburg觀察到癌細(xì)胞比正常細(xì)胞以更高的速度消耗葡萄糖，并有缺陷的“基?！?，即現(xiàn)在稱為線粒體的細(xì)胞器。他推測(cè)，線粒體缺陷導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生能量的過程中（氧化磷酸化的過程）出現(xiàn)問題，這些問題導(dǎo)致了細(xì)胞癌變。Warburg假說的第一部分已經(jīng)被反復(fù)確認(rèn)，多數(shù)腫瘤增殖表現(xiàn)出對(duì)葡萄糖的高度依賴，并釋放出大量的乳酸。而第二部分—有缺陷的線粒體功能引起細(xì)胞癌變，卻一直備受爭(zhēng)議。

doi：10.1016/j.cell.2015.12.034

腫瘤細(xì)胞能量代謝發(fā)生改變，相比正常組織細(xì)胞的氧化磷酸化（Oxidative Phosphorylation，OXPHOS），癌細(xì)胞為了維持生存和滿足生物大分子的的需要，選擇了激活另一種能量代謝方式：有氧糖酵解（Aerobic Glycolysis）。

目前關(guān)于腫瘤細(xì)胞能量代謝的研究十分火熱，科學(xué)人員都寄希望系統(tǒng)地利用其代謝的特點(diǎn)，找到靶向腫瘤能量代謝通路中的潛在藥物作用靶點(diǎn)，從而達(dá)到控制癌癥的目的。

但到目前為止，這種策略仍存在很多限制，比如說腫瘤中存在代謝異質(zhì)性，還存在其它代謝補(bǔ)償途徑；這些策略仍存在不可預(yù)見的副作用以及對(duì)不同情況下的癌癥患者需要嚴(yán)格的分類標(biāo)準(zhǔn)等等。

doi：10.1158/1535-7163.MCT-13-1091

Manchester科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一種新的藥物，能抑制腫瘤的生長，并且將其與放射療法結(jié)合后其有效性得到改進(jìn)，這表明其可以在臨床中有效治療腫瘤。

許多腫瘤都缺氧，并且腫瘤能量生成過程會(huì)發(fā)生變化，從有氧呼吸切換到糖酵解并生成乳酸作為副產(chǎn)物。

為了防止乳酸對(duì)腫瘤細(xì)胞造成毒性，這種乳酸必須被單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（MCT）分子轉(zhuǎn)運(yùn)出腫瘤細(xì)胞。

阿斯利康藥物的新藥AZD3965抑制肺癌細(xì)胞中單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白中的一種即MCT1。英國曼徹斯特大學(xué)研究人員進(jìn)一步研究這種藥物與放療組合的治療效果。