在最新的綜述論文中，Carlo Maley 和他在亞利桑那州立大學(xué)的同事們描述了一種細胞內細胞現象，即一種細胞吞噬甚至有時(shí)消耗另一種細胞的行為。研究顯示，包括細胞相互吞食在內的這類(lèi)行為在生命樹(shù)上廣泛存在。

非癌細胞中廣泛存在的這種互動(dòng)行為表明，這些事件并非固有的“自私”或“癌變”行為。研究者提出，細胞內細胞現象在正常發(fā)育、生理穩態(tài)和各種生物體的應激反應中可能發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。

研究認為，將針對細胞內細胞事件的治療方法用于治療癌癥應被放棄，因為這些現象并不是惡性腫瘤所獨有。

通過(guò)證明這些現象在廣泛的生命形式中出現，并且在我們的遺傳構成中根深蒂固，這項研究促使我們重新考慮細胞合作、競爭以及多細胞性的復雜本質(zhì)的基本概念。該研究為進(jìn)化生物學(xué)、腫瘤學(xué)和再生醫學(xué)研究開(kāi)辟了新的途徑。

這項新研究發(fā)表在《自然》雜志的《科學(xué)報告》上，是首次系統性研究生命樹(shù)上細胞內細胞現象的研究。該小組的發(fā)現可能有助于重新定義對細胞行為及其對多細胞性、癌癥和生命自身進(jìn)化旅程的影響的理解。

細胞內細胞事件雖然早已被觀(guān)察到，但在免疫響應或癌癥之外的情境中，這些現象仍然了解甚少。最早負責細胞內細胞行為的基因可以追溯到超過(guò)20億年前，這表明這些現象在生物體中扮演著(zhù)重要但尚未明確的角色。了解細胞內細胞事件在正常生理和疾病中的多樣功能對于開(kāi)發(fā)更有效的癌癥治療方法至關(guān)重要。

綜述探討了細胞內細胞現象的發(fā)生、遺傳基礎和進(jìn)化歷史，揭示了一種曾被認為是異常的行為。研究者回顧了超過(guò)500篇文章，以編目生命樹(shù)上觀(guān)察到的各種形式的細胞內細胞現象。

圖片信息：除了爭奪資源外，活細胞還會(huì )主動(dòng)殺死并吃掉對方。對這些“細胞中細胞”現象的新探索表明，它們并不局限于癌細胞，而是生物體的一個(gè)共同方面，貫穿生命之樹(shù)。

研究描述了16個(gè)不同的分類(lèi)群中發(fā)現細胞內細胞行為的情況。根據宿主和獵物細胞之間的親緣關(guān)系程度以及交互作用的結果（一方或雙方存活），將細胞內細胞事件分為六個(gè)不同的類(lèi)別。

研究中突出了一系列細胞內細胞行為，從完全自私的行為（一種細胞殺死并消耗另一種細胞）到更多合作的互動(dòng)（兩種細胞都存活下來(lái)）。例如，研究者發(fā)現，在廣泛的單細胞、有條件的多細胞性和必需的多細胞性生物中存在“異種殺戮”現象，即一種細胞吞噬并殺死不同物種的細胞。相比之下，“同種殺戮”，即一種細胞消耗同種的另一種細胞，在所檢查的七大主要分類(lèi)群中較少見(jiàn)，只在其中三個(gè)中觀(guān)察到。

必需多細胞性生物是指在其生命周期中必須以多細胞性形式存在的生物。它們不能以單細胞形式生存或功能。例如，大多數動(dòng)物和植物都是如此。有條件的多細胞性生物是指可以根據環(huán)境條件以單細胞或多細胞性形式存在的生物。例如，某些類(lèi)型的藻類(lèi)在某些條件下可能以單細胞形式生活，但在其他條件下則形成多細胞群體。

團隊還記錄了一些在交互作用后宿主和獵物細胞均存活的細胞內細胞現象案例，這表明這些事件可能除了殺死競爭者外，還具有重要的生物學(xué)功能。

圖片信息：多細胞和細胞中細胞現象的系統發(fā)育樹(shù)。

Kapsetaki 表示：“我們對生命樹(shù)上細胞內細胞現象的分類(lèi)對于更好地理解這些現象的演化和機制至關(guān)重要。為什么以及它們是如何發(fā)生的？這是一個(gè)需要在數百萬(wàn)種生物體上進(jìn)一步研究的問(wèn)題，包括那些可能尚未對細胞內細胞現象進(jìn)行研究的生物。”

古老的基因

除了編目多樣的細胞內細胞行為，研究人員還探討了這些過(guò)程中涉及的基因的進(jìn)化起源。出人意料的是，他們發(fā)現，許多關(guān)鍵的細胞內細胞基因在義務(wù)多細胞性出現之前就已經(jīng)出現了。

Cisneros 說(shuō)：“當我們觀(guān)察在很久以前就與人類(lèi)譜系分道揚鑣的物種中與已知細胞內細胞機制相關(guān)的基因時(shí)，發(fā)現這些基因的人類(lèi)同源基因（從共同祖先基因演化而來(lái)的基因）通常與多細胞性的正常功能有關(guān)，如免疫監視。”

研究共鑒定出38個(gè)與細胞內細胞現象相關(guān)的基因，其中14個(gè)起源于22億年前，早于一些有條件多細胞性生物的共同祖先。這表明細胞相互吞噬的分子機制在復雜多細胞性的重大轉變之前就已經(jīng)進(jìn)化。

研究中發(fā)現的古老細胞內細胞基因涉及多種細胞過(guò)程，包括細胞－細胞粘附、吞噬作用（吞噬）、細胞內病原體殺傷以及能量代謝調控。這種功能的多樣性表明，細胞內細胞事件在單細胞和簡(jiǎn)單多細胞生物中即便在復雜多細胞性生命出現之前就已經(jīng)發(fā)揮了重要作用。

雜志：Cell

DOI：10.1038/s41598-024-57528-7