关键词：胶质母细胞瘤；隧道纳米管；线粒体转移

隧道纳米管（TNTs）可介导胶质母细胞瘤细胞与星形胶质细胞、肿瘤细胞之间发生线粒体双向交换。该研究通过体外活细胞成像结合活体亚细胞显微技术，证实胶质母细胞瘤细胞借助隧道纳米管，将受损线粒体转移至星形胶质细胞并触发受体细胞线粒体自噬；星形胶质细胞向肿瘤细胞输送健康线粒体，可改变肿瘤细胞线粒体代谢状态。同时，研究在活体动物体内观察到隧道纳米管结构以及线粒体转移现象，揭示肿瘤微环境内细胞互作新机制，为胶质母细胞瘤治疗提供潜在靶点。

该研究由 Ines Saenz‑de‑Santa‑Maria、Anna Pepe、Jean‑Yves Tinevez、Christel Brou、Yakov Vitrenko、Thomas Cokelaer、Elizabeth Cohen‑Jonathan Moyal、Roberto Weigert 与 Chiara Zurzolo 完成，论文标题为《Tunneling nanotubes regulate mitochondrial homeostasis between glioblastoma and astrocytes, and between tumor cells in vivo》，于2026年发表于《Nature Communications》。

重要发现
01体外解析隧道纳米管结构与线粒体转运特征
研究采用U251 胶质母细胞瘤细胞、病人来源胶质母细胞瘤干细胞 GSC (-)、GSC (+) 以及原代小鼠星形胶质细胞开展体外共培养实验。通过延时活细胞成像，对隧道纳米管开展动态追踪，隧道纳米管分为肌动蛋白依赖型与微管‑肌动蛋白共同构成的微管依赖型两类。肌动蛋白型隧道纳米管更细、更短，稳定性弱；微管型隧道纳米管更长、直径更大，稳定性更强。

线粒体在隧道纳米管内部呈跳跃式主动转运，均方位移分析证实转运属于主动运输而非被动扩散。部分隧道纳米管会出现局部膜膨大结构，用于容纳球状或管状线粒体，辅助细胞器穿过狭窄的管道。冷冻电镜超微结构分析显示，光学成像下的单根隧道纳米管实际可以由多根亚纳米管束组装而成，解释光学观测得到的管径数值。不同胶质母细胞瘤细胞亚型中，两类隧道纳米管占比存在差异，线粒体转运效率不与隧道纳米管数量直接挂钩，经隧道纳米管转运的线粒体能够整合进入受体细胞线粒体网络。

转移的线粒体具备不同生理状态：胶质母细胞瘤传递给星形胶质细胞的是损伤线粒体，该部分线粒体与溶酶体共定位，由星形胶质细胞通过线粒体自噬完成清除；星形胶质细胞输送给肿瘤干细胞的健康线粒体可以融入肿瘤细胞线粒体网络。对接收星形胶质细胞线粒体的GSC (+) 开展批量 RNA 测序，对比未接收外源线粒体的对照组，出现 1982 个上调基因，无显著下调基因，富集线粒体氧化代谢、跨膜转运以及细胞骨架马达蛋白相关通路，提示外源健康线粒体提升肿瘤干细胞代谢能力。

体内观察到和体外特征高度一致的隧道纳米管样结构，包含肌动蛋白骨架，具备相近的长度、管径与存活时长，管道内部可以检测到线粒体信号。实验观测到两种隧道纳米管形成机制：丝状伪足延伸接触形成、相邻细胞相互远离拉扯形成。研究还利用线粒体荧光标记的同源小鼠，证实肿瘤微环境宿主细胞可以在体内向肿瘤细胞转移线粒体。受肿瘤组织细胞高密度的限制，体内成像会低估隧道纳米管实际数量，也不能完全排除肿瘤微管结构共存，现有证据支持隧道纳米管是介导线粒体转移的主要结构。

创新与亮点
该研究突破活体组织中隧道纳米管难以直接观测的技术瓶颈。传统显微手段无法在活体组织分辨纤细的隧道纳米管，且无隧道纳米管特异性分子标记。研究引入活体亚细胞显微成像技术，实现活体动物肿瘤内部隧道纳米管及其线粒体转运的实时观测，搭建可观测体内细胞器跨细胞转运的成像方案。

该成像方案无需颅骨开窗，降低感染与成像伪影，可使用高放大倍率物镜获得高质量图像。该技术为肿瘤微环境细胞器交换、细胞间物质通讯的活体研究提供范式，也为后续评估隧道纳米管作为肿瘤治疗靶点提供在体成像评价手段。

总结与展望
该研究证实隧道纳米管介导胶质母细胞瘤与星形胶质细胞之间双向线粒体交换，肿瘤细胞借此排出受损细胞器，同时获取星形胶质细胞来源的健康线粒体，重塑肿瘤细胞代谢，助力肿瘤适应生存。借助活体亚细胞显微成像，在活体动物体内捕捉到隧道纳米管及线粒体转移的直接证据。后续可使用致癌物诱导的舌癌临床相关动物模型进一步开展研究，同时需要更多功能实验完整解析线粒体转移对肿瘤代谢稳态的全部影响，评估靶向隧道纳米管用于胶质母细胞瘤干预的可行性。

声明：本文仅用作学术目的。

Saenz-de-Santa-Maria, I., Pepe, A., Tinevez, JY. et al. Tunneling nanotubes regulate mitochondrial homeostasis between glioblastoma and astrocytes, and between tumor cells in vivo. Nat Commun 17, 9788 (2026).

doi:https://doi.org/10.1038/s41467-026-76619-9