長期以來科學(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)表在國際雜志Nature上題為“Spatial mapping of mitochondrial networks and bioenergetics in lung cancer”的研究報告中，來自加州大學(xué)洛杉磯分校等機構(gòu)的科學(xué)家們通過研究利用正電子發(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，利用一種稱之為深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)來對腫瘤進(jìn)行分類分析，并量化了整個腫瘤中數(shù)百個細(xì)胞和數(shù)千個線粒體的結(jié)構(gòu)。研究人員對兩種主要的非小細(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)，同時還能支持腫瘤細(xì)胞的代謝和線粒體活性。
研究者推測，人類癌癥樣本中的線粒體群體并不會與各自的腫瘤亞型相互排斥，而是會存在一種活性譜；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，并有望幫助開發(fā)出新型癌癥療法。研究者Shackelford說道，我們的研究代表了利用遺傳工程化小鼠模型來生成高度詳細(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，并能提供非常有價值的線索來揭示腫瘤細(xì)胞是如何在結(jié)構(gòu)上組織其細(xì)胞架構(gòu)來對腫瘤生長的高代謝需求產(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新的發(fā)現(xiàn)成果，并闡明了癌細(xì)胞對營養(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，即要么依賴于葡萄糖，要么依賴于游離脂肪酸。本文研究結(jié)果對于開發(fā)能夠靶向作用腫瘤特異性的營養(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)用于對其它類型癌癥的研究中。
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。
