Forskare upptäcker mitokondriell energisurge i cancerceller under tryck
Forskare har upptäckt att cancerceller svarar på fysiskt tryck genom att snabbt distribuera mitokondrier till kärnan, vilket levererar en stöt av ATP för att reparera DNA-skador och säkerställa överlevnad. Denna mekanism, observerad i labexperiment och patientbiopsier, kan inspirera nya strategier för att stoppa cancer spridning. Upptäckten omdefinierar mitokondriernas roll som dynamiska respondenter snarare än statiska energikällor.
I en studie publicerad i Nature Communications avslöjade forskare vid Centre for Genomic Regulation i Barcelona hur cancerceller aktiverar en defensiv energisvar vid mekanisk stress. Med hjälp av ett specialiserat mikroskop som komprimerade levande HeLa-celler till bara tre mikrometer bredd —ungefär en trettiondel av en människohårs diameter— observerade forskarna mitokondrier som rusade till kärnan inom sekunder. Dessa organeller bildar 'NAMs', eller kärnassocierade mitokondrier, och skapar en tät halo som trycker in kärnan inåt.
Fenomenet inträffade i 84 procent av de instängda HeLa-cellerna, jämfört med nästan inga i de okomprimerade. En fluorescerande sensor visade att ATP-nivåerna i kärnan ökade med cirka 60 procent inom tre sekunder efter kompression. 'Det är ett tydligt tecken på att cellerna anpassar sig till påfrestningen och omstrukturerar sin metabolism', säger Dr. Fabio Pezzano, medförfattare.
Denna ATP-ökning är avgörande för DNA-reparation: mekaniskt tryck bryter DNA-strängar och trasslar ihop genomet, men den extra energin gör det möjligt för reparationsbesättningen att laga skador inom timmar, vilket tillåter celler att fortsätta dela sig. Utan den misslyckas cellerna. Mekanismen involverar aktinfilament och det endoplasmatiska retiklet som bildar en ställning för att fånga mitokondrier; behandling av celler med latrunculin A, som demonterar aktin, förhindrade NAM-bildning och ATP-surgingen.
Relevansen för cancer bekräftades i brösttumörbiopsier från 17 patienter, där NAM-halos dök upp i 5,4 procent av kärnorna vid invasiva tumörfronter —tre gånger mer än 1,8 procent i täta tumörkärnor—. 'Att se denna signatur i patientbiopsier övertygade oss om relevansen bortom labbbänken', förklarar Dr. Ritobrata Ghose, medförfattare.
Upptäckten tyder på att riktning mot denna stressrespons kan göra tumörer mindre invasiva utan att skada friska celler. 'Mekaniska stressresponser är en outforskad sårbarhet hos cancerceller som kan öppna nya terapeutiska vägar', säger Dr. Verena Ruprecht, medkorresponderande författare. Även om fokus ligger på cancer, hjälper processen troligen andra celler under tryck, som immunceller i lymfkörtlar eller neuroner som sträcker ut grenar. 'Det tvingar oss att ompröva mitokondriernas roll... de är inte dessa statiska batterier... utan mer som smidiga förstahjälpare', noterar Dr. Sara Sdelci, medkorresponderande författare.