研究人员首次在生物活体内观察到隧道纳米管，揭示其在疾病治疗中的关键作用

本站 3 月 1 日消息，新华社今日报道称，法国巴斯德研究所团队借助显微镜在斑马鱼胚胎细胞间观察到细胞间隧道纳米管（TNT）。这是科学界首次在生物活体内发现这一细胞间的连接结构。

这项历时 20 年的突破性研究不仅验证了 TNT 在生物体内的真实作用机制，更揭示了其在胚胎发育、神经退行性疾病传播及癌症转移中的关键角色，为未来疾病治疗提供了全新靶点。

本站注：隧道纳米管是存在于细胞间的膜管样结构，可以在细胞间传输激素、酶、细胞器和囊泡等物质。但由于隧道纳米管结构易破坏、存在时间短以及形成后不稳定，观察其动态形成与功能存在一定难度。

此前，研究人员已在活体外实验中观察到隧道纳米管。在新研究中，巴斯德研究所团队选用易于观察的透明斑马鱼胚胎，对胚胎细胞进行荧光标记，并借助活显微镜细胞成像技术追踪观察。

自 2003 年德国与瑞士团队首次在体外实验中观察到 TNT 以来，科学界对这一结构的生物学意义长期存在争议。为突破研究瓶颈，巴斯德研究所膜运输与发病机制单元负责人 Chiara Zurzolo 教授率领由 15 名青年科学家组成的国际团队，选用具有透明特性的斑马鱼胚胎作为研究对象，通过荧光标记技术与活体显微成像技术（包括 3D 活细胞荧光显微镜、超分辨率显微镜及冷冻电镜），首次捕捉到活体生物中 TNT 的动态形成过程。

研究发现，斑马鱼胚胎细胞间延伸出的细长中空管状结构确认为 TNT，并观察到线粒体通过该通道在细胞间转移的现象。“这不仅证实 TNT 在活体内的存在，更表明其对胚胎健康发育具有重要作用。”Zurzolo 强调。此前，科学界仅在体外实验中观察到此类现象。

研究指出，TNT 具有双向物质传输特性：一方面可传递维持细胞功能的必需物质，另一方面也成为致病因子扩散的载体。Zurzolo 团队前期研究发现，朊病毒、α-突触核蛋白、Tau 蛋白等与克雅氏病、帕金森病、阿尔茨海默病相关的致病蛋白可通过 TNT 在脑细胞间传播。此外，SARS-CoV-2 病毒可能利用 TNT 侵入嗅球区域，导致嗅觉丧失与神经系统症状。

在癌症领域，TNT 被发现可运输促癌分子，并通过线粒体转移增强癌细胞分裂能力。最新研究表明，阻断 TNT 或可抑制肿瘤细胞的增殖扩散。

尽管 TNT 被视为极具潜力的治疗靶点，但其分子构成、形成机制及其与炎症反应的关联仍需深入解析。“若能在分子层面精准干预 TNT 结构，可能延缓甚至阻止疾病进程。”Zurzolo 表示。当前研究瓶颈在于 TNT 的瞬时性与结构脆弱性，需依赖更先进的显微成像技术（如分子级冷冻电镜重建）和 3D 类器官模型进行动态研究。

此项研究颠覆了传统细胞作为孤立实体的理论框架，证明细胞间可通过 TNT 直接共享内部物质，建立高度动态的通信网络。巴斯德研究所指出，这一发现标志着细胞生物学研究范式的转变，其后续突破或将重塑人类对疾病病理机制的理解，为跨学科治疗策略提供新方向。

本站附论文地址：https://doi.org/10.1016/j.devcel.2024.10.016