科学者らががん細胞のミトコンドリアエネルギー急増を圧力下で解明
研究者らは、がん細胞が物理的な圧迫に対して、ミトコンドリアを急速に核に展開し、DNA損傷を修復して生存を確保するためのATPの爆発的な供給を行うことを発見した。このメカニズムは、実験室実験と患者の生検で観察され、がんの拡散を止める新しい戦略を着想させる可能性がある。この発見は、ミトコンドリアの役割を静的なエネルギー源ではなく動的な応答者として再定義する。
Nature Communicationsに掲載された研究で、バルセロナのゲノム規制センターの科学者らは、がん細胞が機械的ストレスを受けた際に防御的なエネルギー応答を活性化する方法を明らかにした。人間の髪の毛の直径の約30分の1である3マイクロン幅まで生きたHeLa細胞を圧縮する特殊な顕微鏡を使用し、研究者らはミトコンドリアが数秒以内に核に向かって急行するのを観察した。これらの器官は「NAMs」、すなわち核関連ミトコンドリアを形成し、核を内側にへこませるタイトなハローを作成する。
この現象は、閉じ込められたHeLa細胞の84パーセントで発生し、非圧縮細胞ではほぼゼロだった。蛍光センサーは、圧縮後3秒以内に核内のATPレベルが約60パーセント急増することを示した。「これは細胞がストレスに適応し、代謝を再配線している明確な兆候だ」と、共同ファーストオーサーのファビオ・ペッツァーノ博士は語る。
このATPブーストはDNA修復に不可欠だ：機械的圧迫はDNA鎖を切断し、ゲノムを絡ませるが、追加のエネルギーが数時間以内に損傷を修復する修理チームを可能にし、細胞が分裂を続けられる。なければ、細胞は失敗する。このメカニズムはアクチンフィラメントと小胞体がミトコンドリアを捕捉する足場を形成するものであり、アクチンを分解するラトルンクリンAで細胞を処理すると、NAM形成とATP急増が防止された。
がんとの関連性は17人の患者の乳房腫瘍生検で確認され、侵襲的な腫瘍前端の核の5.4パーセントにNAMハローが現れ、腫瘍中心部の1.8パーセントの3倍だった。「患者の生検でこのシグネチャを見たことで、実験室を超えた関連性を確信した」と、共同ファーストオーサーのリトブラタ・ゴーセ博士は説明する。
この発見は、このストレス応答を標的にすることで腫瘍を健康な細胞を害さずに侵襲性を低減できることを示唆する。「機械的ストレス応答はがん細胞の未開拓の脆弱性で、新しい治療経路を開く可能性がある」と、共同対応著者のヴェレナ・ルプレヒト博士は言う。がんに焦点を当てているが、このプロセスはリンパ節の免疫細胞や枝を伸ばす神経細胞などの他の圧力下の細胞を助ける可能性が高い。「ミトコンドリアの役割を再考させる… それは静的なバッテリーではなく… 敏捷なファーストレスポンダーのようなものだ」と、共同対応著者のサラ・スデルチ博士は指摘する。