新的證據(jù)表明，能量代謝的重新編程，包括細胞呼吸缺陷引起的能量生成障礙以及向糖酵解的轉(zhuǎn)變都是癌癥的核心標(biāo)志。癌細胞能量代謝的改變與線粒體的功能異常有關(guān)。癌細胞線粒體功能障礙包括糖酵解增加、凋亡減少和對放射治療的抵抗。

       線粒體代謝異常與癌癥細胞的放射細胞毒性對放射治療的抵抗有關(guān)[1]。在有氧條件下，在癌細胞中觀察到糖酵解和乳酸生成增加，而不是更有效的氧化磷酸化[2]。這種新陳代謝變化被稱為瓦爾堡效應(yīng)（Warburg effect）[2]。

       據(jù)此蘭州中國科學(xué)院重離子束輻射生物醫(yī)學(xué)重點實驗室的張紅教授研究團隊做了一系列的研究，研究中發(fā)現(xiàn)包含分離線粒體內(nèi)化的內(nèi)吞作用是由NAD+-CD38-CADPR-CA2+信號介導(dǎo)的，并用Nanolive 3D cell explorer 實時無標(biāo)記3D成像系統(tǒng)對肌餓療法處理的U87細胞的整個內(nèi)吞過程，及與線粒體相互作用進行了實時無標(biāo)記3D成像分析，并于2019年5月在《Theranostics》雜志上發(fā)表了他們的最新研究成果。

研究設(shè)計

第一

從內(nèi)吞作用的角度探討外源性功能性線粒體是否能轉(zhuǎn)移到膠質(zhì)瘤細胞中，并探討其潛在的分子機制；

第二

進一步驗證線粒體移植是否能挽救有氧呼吸，減弱Warburg效應(yīng)，增強膠質(zhì)瘤的放射敏感性；

據(jù)此他們研究了線粒體從正常人星形細胞移植到膠質(zhì)瘤細胞中所引起的輻射增敏效應(yīng)。重點關(guān)注通過NAD+-CD38-CADPR-CA2+內(nèi)吞途徑鑒定分離的線粒體轉(zhuǎn)移到宿主細胞的機制。結(jié)果表明，饑餓治療導(dǎo)致了Warburg效應(yīng)的降低和恢復(fù)了有氧呼吸。將線粒體移植到膠質(zhì)瘤細胞可降低對放射治療的抵抗力。

研究中，利用3D Cell Explorer拍攝了饑餓治療過程中內(nèi)吞作用的動態(tài)行為以及這一過程與線粒體之間的相互作用的實時圖像。Nanolive采用無創(chuàng)、無光毒性的活體成像方式，被證明是細胞器動力學(xué)研究中的一種很好的選擇方法，全文連接請點擊 https://nanolive.ch/new-publication-china/

Figure: Transplantation of isolated mitochondria into U87 cell through endocytosis

參考文獻：

[1]  C. Sun et al., “Endocytosis-mediated mitochondrial transplantation: Transferring normal human astrocytic mitochondria into glioma cells rescues aerobic respiration and enhances radiosensitivity,” Theranostics, vol. 9, p. 12, 2019.

[2]O. Warburg, F. Wind, and E. Negelein, “THE METABOLISM OF TUMORS IN THE BODY.,” J. Gen. Physiol., vol. 8, no. 6, pp. 519–30, Mar. 1927.

3D CX 在癌癥治療研究中的獨特優(yōu)勢

﹡非侵入式或無需染色標(biāo)記；

﹡基于細胞物理折射率的全息3D成像

﹡實驗處理低于5分鐘，細胞無損；

﹡1.7秒快速3D全息成像；；

﹡任意基于折射率的數(shù)字染色高達7色；

﹡167nm  XY軸超高分辨率；

﹡實時監(jiān)測細胞特性可達數(shù)周；

﹡整合3通道熒光， 可與7個數(shù)字染色無縫疊加；