癌细胞真的太顽强了，奇点糕觉得，它们内部一定流传着一句格言——“杀不死我的只会让我变得更强。”纵然我们有着诸多治疗手段，但与癌细胞的斗争都只能谈得上阶段性胜利。因为这些坏蛋们总有方法逃脱制裁，躲到身体的其他角落卧薪尝胆，等待东山再起。有临床调查表明，乳腺癌在治愈二十年以后，仍旧保留着复发的可能性。

按理说，这些逃过一劫的癌细胞就算贼心不死，应该也没什么战斗力了。在许多的癌症中，研究者都观察到了治疗之后，癌细胞线粒体 DNA（mtDNA）的损伤，乃至整个 mtDNA 拷贝的丢失 [1-3]。在经过激素治疗（例如他莫昔芬）之后，雌激素受体（ER）阳性乳腺癌细胞内的 mtDNA 减少了 70%-90%。这些癌细胞能量代谢变慢，虽然还没死，但也没有力气兴风作浪，开始了“冬眠”。

到底是谁手欠把癌细胞叫醒了呢？近期发表在《美国国家科学院院刊（PNAS）》上的一篇研究为我们抓住了凶手 [4]。

纪念斯隆•凯特琳癌症研究中心（MSK）Jacqueline Bromberg 博士领导的研究团队发现，“冬眠”癌细胞的微环境竟然会分泌包含 mtDNA 的外泌体，给癌细胞“雪中送炭”！科学家看到携带整套 mtDNA 的外泌体与癌细胞里的线粒体“合体”了，然后奇迹就发生了——线粒体恢复正常工作，癌细胞抻了个懒腰就醒了！这些癌细胞又重新开始增殖、转移，更可怕的是还获得了对激素治疗的耐药性。

右侧为 Jacqueline Bromberg 博士

外泌体（Exosomes）是什么？它是一种由细胞分泌到胞外的小囊泡，携带母细胞的多种蛋白质、脂类、DNA 和 RNA 等重要信息。这个上世纪末才引起研究者注意的后起之秀在癌症检测、激活免疫和治疗疾病等领域带给了我们不少惊喜。而在本项研究之前，还没有研究者发现，外泌体竟然能够装下全套的 mtDNA[5]。

研究者分析了一批血浆样本中的外泌体，发现有 86%（19/22）的抗激素治疗的转移复发的患者都检测出了高水平的 mtDNA。而那些健康人、早期患者和未经治疗的晚期患者，只检测出了很少的、或者压根儿没有检测到 mtDNA。

这也就是说，含有 mtDNA 的外泌体只在抗激素治疗的转移复发的患者中特异性存在。

右图可见，只有抗激素治疗的乳腺癌转移复发患者的外泌体中才能检测到 mtDNA

那这些含有 mtDNA 的外泌体是哪儿来的呢？

研究者给小鼠移植了人的 ER 阳性乳腺癌细胞，随后用他莫昔芬给它们治疗。肿瘤消失的几个月以后，部分小鼠出现了转移复发，并对激素治疗产生了抗性。这和临床上那些乳腺癌转移复发患者表现是一致的。

对这些耐药的癌细胞进行检测，研究者得到了一个令人惊讶的结果。癌细胞来自人类，它的细胞核中自然有人类的 DNA，然而线粒体的 DNA 却是来自小鼠的！也就是说，这些含有 mtDNA 的外泌体很可能是来自于癌细胞的周围组织。

mtDNA 几乎全部来自宿主（小鼠）

通过大量的筛选，研究者确定这些 mtDNA 来自肿瘤微环境中的肿瘤相关成纤维细胞（CAFs），这是微环境中最主要的一类细胞。

那么外泌体送来的这些 mtDNA 对休眠癌细胞又会产生怎样的影响呢？

研究者给沉睡的癌细胞每周递送一次由肿瘤成纤维细胞分泌的含有 mtDNA 的外泌体，一共递送了 4 周，又过了 6 周，沉睡的癌细胞“苏醒”了，开始重新增殖。在电镜下可以看到，这些外来的外泌体在送来的 48 小时后就已经和癌细胞的线粒体“合体”了。

研究者在小鼠体内也进行了这个实验。给小鼠注射了休眠癌细胞以后，在给它们注射正常细胞产生的外泌体六个月以后，60% 的小鼠都长出了较大的肿瘤。与之相对的，注射了敲除 mtDNA 的细胞分泌的外泌体的小鼠，只有两只出现了非常小的肿瘤。

这足以证明，外泌体中含有的 mtDNA 能够唤醒休眠的癌细胞，导致癌症的复发。

除了复发外，研究者们还发现，以这种方式醒来的癌细胞对激素治疗产生了抗性！随后的实验也表明，给没有治疗过的癌细胞送去 CAFs 产生的外泌体，经过激素治疗后，癌细胞获得了耐药性；而给癌细胞送去敲除了 mtDNA 的细胞产生的外泌体，它依旧抵抗不住激素的威力。

Jacqueline Bromberg 博士团队此前发表的研究发现，肿瘤微环境分泌的微泡会给癌细胞传递 miRNA[6]，激活癌细胞中的相应信号通路 [7]，导致耐药性的产生。除此以外，也有一些研究认为，mtDNA 的突变、缺失和拷贝数的变化本身就与耐药的产生有关 [8-9]。

至于外泌体为啥这么自觉，到底是怎么包装了 mtDNA，又是怎么释放，怎么和癌细胞线粒体合体，这就要留给后人去研究了。

Bromberg 博士表示，这个研究开启了一个很有希望的研究领域，一部分工作可以集中在对已成功控制乳腺癌发展的患者，定期筛选血液中含线粒体 DNA 的外泌体，以预测癌症是否会复发。另一部分工作就可以尝试通过阻止这种外泌体的产生，来预防癌症复发。以及，对于其他一些会“休眠”的癌症，如前列腺癌和黑色素瘤来说，这个研究也可能具有一些启发意义 [5]。

参考资料：

[1]Reznik E, et al. (2016) Mitochondrial DNA copy umber variation across human cancers. eLife 5:5.

[2]Kong B, et al. (2015) Mitochondrial dynamics regulating chemoresistance in gynecological cancers. Ann N Y Acad Sci 1350:1–16.

[3]Cormio A, et al. (2015) Mitochondrial changes in endometrial carcinoma: Possible role in tumor diagnosis and prognosis (review). Oncol Rep 33:1011–1018.

[4]http://www.pnas.org/content/114/43/E9066.full#xref-ref-30-1

[5]https://www.mskcc.org/blog/research-reveals-how-sleeping-cancer-cells-wake

[6]http://cancerres.aacrjournals.org/content/77/8/1927.short

[7]https://www.nature.com/articles/ncomms10442?message-global=remove&WT.ec_id=NCOMMS-20160210&spMailingID=50664633&spUserID=ODkwMTM2NjQyNgS2&spJobID=861222005&spReportId=ODYxMjIyMDA1S0

[8]Guerra F, et al. (2012) Mitochondrial DNA mutation in serous ovarian cancer: Implications for mitochondria-coded genes in chemoresistance. J Clin Oncol 30:e373–e378.

[9]Hsu CW, Yin PH, Lee HC, Chi CW, Tseng LM (2010) Mitochondrial DNA content as a potential marker to predict response to anthracycline in breast cancer patients. Breast J 16:264–270.

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