A tumorok energiatermelő képessége

A Nature folyóiratban június 25-én jelent meg a University of South Alabama kutatóinak tanulmánya, amelyben arról számoltak be, hogy egyes idegsejtek közvetlenül átvihetik a mitokondriumokat a rákos sejtekbe, növelve azok áttétképző képességét. Az onkológusok már régóta gyanították, hogy a daganatok részben a környező idegek segítségét igénybe véve növekednek. A rákos szöveteket vizsgáló patológusok megfigyelték, hogy a sűrű ideghálózatok között elhelyezkedő daganatok gyakran gyorsabban növekednek és terjednek. Korábbi rágcsálókon és embereken végzett kutatások kimutatták, hogy ennek az idegi behatásnak a megszüntetése (denerváció) lassította a rák növekedését. Az intercelluláris mitokondriumátvitel egy elismert sejtmentési kísérlet, amelynek során egészséges donorsejtek funkcionális mitokondriumokat adományozva élesztik újra a károsodott recipiens sejteket. Például az asztrociták (egy nem neuronális idegrendszeri sejttípusba tartozó sejtek), egészséges mitokondriumokat tudnak átvinni a sérült idegsejtekbe, hogy a károsodott vagy hibás mitokondriumok pótlásával azok helyreálljanak a sérülésből.

A mostani tanulmányban a kutatók emlőrákos egér modellszervezetekben fejlett leszármazási nyomkövetőket (tracer-eket) alkalmaztak annak vizsgálatára, hogy az idegsejtek valóban képesek-e mitokondrium-átvitelre. Ehhez kémiai denervációt hajtottak végre úgy, hogy botulinum neurotoxin A-t (BoNT/A) injekcióztak egerek emlőtumorai köré. A denerváció a tumor idegellátásának szándékos megszakítását jelenti, ilyenkor kémiai módszerrel kikapcsolják a helyi idegfunkciókat. A csapat ezután transzkriptomikus profilalkotás, szövettani vizsgálat és mitokondriumtartalom mérés segítségével összehasonlította ezeket a denervált tumorokat a sóoldattal injekciózott kontrollokkal.

A denervált tumoroknál jelentős csökkenés volt megfigyelhető a mitokondriális terhelésben, az anyagcsere-génútvonalak (különösen a trikarboxilsav-ciklus) lecsökkent szabályozásában, valamint szignifikánsan alacsonyabb volt az invazív léziók előfordulása (a kontrollok 55%-áról 12%-ra mérséklődött a léziók jelenléte a denervált egereknél). Ezek az eredmények bizonyítják, hogy az idegi impulzusok aktívan képesek fenntartani a tumor energiaellátását, így segítve elő a progressziót.

Ezután, hogy teszteljék a mitokondriumok átvitelét az idegsejtekből a rákos sejtekbe, a csapat úgy módosította az idegsejteket, hogy egy MitoTRACER nevű új nyomkövető rendszer segítségével azok fluoreszkáló jelzőmolekulákkal ellátott mitokondriumokat hozzanak létre. A rendszer lehetővé tette a kutatóknak, hogy a mitokondriumok átvitelét követően figyelemmel kísérjék a rákos sejteket, így pontosan nyomon követhessék sorsukat a betegség progressziója során. A közvetlen mitokondriumátvitel a neuronok által a rákos sejtek felé indított alagút-nanocsöveken keresztül történt. A Rho-zero modell rákos sejtjei az idegsejtek mitokondriumainak felvétele után visszanyerték az oxidatív foszforilációs és uridin-független növekedési képességüket, ami azt jelenti, hogy ezen sejtek funkcionalitása gyakorlatilag helyreállt. A MitoTRACER kimutatta, hogy a recipiens tumorsejtekben a sejtlégzés intenzitása megnőtt, több ATP termelődött, helyreállt a redox-egyensúly, és a sejtek ellenállóbbá váltak az oxidatív és mechanikai stresszel szemben.

Az állati modellszervezetekben a jelölt recipiens sejtek jelentős felhalmozódást mutattak a metasztázisokban, különösen az agyban és a májban, ami arra utal, hogy a neuronális mitokondriumok szelektív előnyt biztosítanak a terjedés során.

Ez a két kísérleti ág együttesen azt mutatja, hogy a neuronok a tumor energiatermelő képességének fenntartásával, másrészt funkcionális mitokondriumok biztosításával kettős előnyt biztosítanak, vagyis nemcsak a tumor túlélését, hanem jobb terjedőképességét is elősegítik. A denervációs kísérletek bizonyították, hogy az idegi impulzusok megszakítása megfosztja a ráksejteket az alapvető bioenergetikai kapacitástól, csökkentve invazivitásukat. Azok a ráksejtek, amelyek neuronális mitokondriumokat kaptak, könnyebben túlélték a metasztatikus stresszorokat, mint például az oxidatív károsodást és a mechanikai nyíróerőket, amelyek gyakori akadályok a rák terjedése előtt. Bár a pontos jelátviteli útvonal még nem tisztázott, a tanulmány eredményei arra utalnak, hogy a ráksejtek kezdeményezik a folyamatot: ők toborozzák és utasítják az idegsejteket a mitokondriumok termelésére és szállítására.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Neurons duped into delivering mitochondria to cancer cells found fueling tumor spread

Nerve-to-cancer transfer of mitochondria during cancer metastasis

Irodalmi hivatkozás:

Gregory Hoover et al, Nerve-to-cancer transfer of mitochondria during cancer metastasis, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09176-8