科學家實現對肺癌線粒體膜電位的體內成像

2020-12-04 科學網

科學家實現對肺癌線粒體膜電位的體內成像

作者：

小柯機器人

發布時間：2019/10/31 16:31:51

近日，美國加州大學洛杉磯分析David B. Shackelford課題組實現了對非小細胞肺癌線粒體膜電位的體內成像。這一研究成果於10月30日在線發表在《自然》上。

研究人員使用電壓敏感的正電子發射斷層掃描（PET）放射性示蹤劑，稱為18F-BnTP（4-[18F]fluorobenzyl-triphenylphosphonium），測量體內非小細胞肺癌的線粒體膜電位。通過使用18F-BnTP的PET成像，研究人員在肺癌原發小鼠模型中分析了線粒體膜的電位，並在肺腫瘤亞型中發現了不同的功能性線粒體異質性。18F-BnTP PET成像的使用使研究人員能夠在功能上分析活體腫瘤中線粒體膜電位。

研究人員表示，線粒體是細胞能量和代謝的重要調節者，並且在維持癌細胞的生長和存活中起關鍵作用。線粒體的主要功能是通過氧化磷酸化合成ATP，這被稱為線粒體生物能量學。線粒體通過產生由電子傳輸鏈產生的膜電位梯度來驅動ATP的合成，從而維持氧化磷酸化作用。線粒體對於在細胞培養和異種移植物中腫瘤的發生和維持腫瘤細胞的生長是必不可少的。但是，由於大多數研究是在細胞培養模型中進行的，因此我們對癌症中氧化性線粒體代謝的了解有限。這突出了需要進行體內研究以更好地理解氧化代謝如何支持腫瘤生長的需求。

附：英文原文

Title: In vivo imaging of mitochondrial membrane potential in non-small-cell lung cancer

Author: Milica Momcilovic, Anthony Jones, Sean T. Bailey, Christopher M. Waldmann, Rui Li, Jason T. Lee, Gihad Abdelhady, Adrian Gomez, Travis Holloway, Ernst Schmid, David Stout, Michael C. Fishbein, Linsey Stiles, Deepa V. Dabir, Steven M. Dubinett, Heather Christofk, Orian Shirihai, Carla M. Koehler, Saman Sadeghi, David B. Shackelford

Issue&Volume: 2019-10-30

Abstract: Mitochondria are essential regulators of cellular energy and metabolism, and have a crucial role in sustaining the growth and survival of cancer cells. A central function of mitochondria is the synthesis of ATP by oxidative phosphorylation, known as mitochondrial bioenergetics. Mitochondria maintain oxidative phosphorylation by creating a membrane potential gradient that is generated by the electron transport chain to drive the synthesis of ATP1. Mitochondria are essential for tumour initiation and maintaining tumour cell growth in cell culture and xenografts2,3. However, our understanding of oxidative mitochondrial metabolism in cancer is limited because most studies have been performed in vitro in cell culture models. This highlights a need for in vivo studies to better understand how oxidative metabolism supports tumour growth. Here we measure mitochondrial membrane potential in non-small-cell lung cancer in vivo using a voltage-sensitive, positron emission tomography (PET) radiotracer known as 4-[18F]fluorobenzyl-triphenylphosphonium (18F-BnTP)4. By using PET imaging of 18F-BnTP, we profile mitochondrial membrane potential in autochthonous mouse models of lung cancer, and find distinct functional mitochondrial heterogeneity within subtypes of lung tumours. The use of 18F-BnTP PET imaging enabled us to functionally profile mitochondrial membrane potential in live tumours. A positron emission tomography imaging tracer is developed to image mitochondrial function in vivo, and application of this tracer to a mouse model of lung cancer identifies distinct functional mitochondrial heterogeneity between tumour cells.

DOI: 10.1038/s41586-019-1715-0

Source:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1715-0

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