来自中山大学的研究团队近期在Nature Cell Biology发表的研究，通过多组学整合分析与系列体内模型验证，揭示了THY1阳性肿瘤干细胞作为转移驱动者的核心地位，并阐明了其通过中性粒细胞线粒体转移建立拟缺氧状态的独特机制。
研究团队首先对九万余例肝细胞癌单细胞测序数据进行深度挖掘，通过增殖、自我更新和多向分化潜能三维评分体系，识别出11,589个肿瘤干细胞。这些细胞进一步聚类为九个亚群，其中第三亚群表现出独特的转移相关基因特征。该亚群在门静脉癌栓中占比高达72%，而THY1在这一亚群中呈现特异性高表达，其他经典标志物如EpCAM、CD44等则呈分散分布。跨癌种分析显示，THY1阳性肿瘤干细胞在乳腺癌、结肠癌、肺癌、黑色素瘤等多种实体瘤中均表现出显著的转移倾向，且与不良预后密切相关。
为验证THY1的功能角色，研究者构建了系列体内模型。将分选的THY1阳性细胞与EpCAM阳性细胞分别原位接种于免疫健全小鼠，尽管两者在体外成球能力和肿瘤起始效率相近，但THY1阳性细胞展现出强劲的肺转移潜能，显著缩短动物生存期。值得注意的是，THY1阳性细胞在体外培养过程中逐渐分化为THY1阴性细胞，伴随转移能力的同步丧失；遗传敲除或抗体阻断THY1均可有效抑制转移发生。这些证据确立了THY1作为转移功能调控因子的地位，而非单纯的表面标志物。
维持这一转移性亚群的稳态需要精确的分子调控。谱系轨迹分析揭示THY1阳性细胞来源于EpCAM阳性前体细胞，IL-6-STAT3-MYC信号轴构成关键的调控枢纽。MYC直接结合于THY1启动子区域的-1219至-873bp区间，驱动其转录激活。空间转录组学进一步证实，MYC表达与IL-6信号强度在肿瘤组织中高度共定位。干扰IL-6受体信号可显著削弱THY1阳性细胞的再生能力，提示该信号轴对于维持转移性干细胞池的必要性。
研究的核心发现在于揭示了THY1阳性细胞获取转移能力的微环境机制。基因集富集分析显示该亚群富集缺氧相关转录程序，但令人困惑的是，这些细胞常分布于血管丰富的氧合区域。深入分析表明，THY1过表达可在常氧条件下稳定HIF1α蛋白，而不影响HIF2α或HIF1β，形成一种不依赖低氧的"拟缺氧"状态。空间转录组定位显示，拟缺氧区域集中于肿瘤侵袭前沿，并与中性粒细胞浸润高度重叠。
机制研究揭示了细胞间线粒体转移这一此前未被认知的生物学过程。THY1阳性细胞通过THY1-Mac1相互作用激活中性粒细胞的Src-Akt/Erk信号级联，诱导Rac1活化与迁移体（migrasome）形成。超分辨显微镜观察显示，富含活性氧的损伤线粒体沿迁移轨道沉积，而核周区域保留结构完整的线粒体。电子显微镜证实迁移体内存在大量线粒体结构，伴有嵴断裂等损伤特征。值得注意的是，线粒体靶向抗氧化剂MitoTEMPO可消除条件培养基的拟缺氧诱导活性，而NADPH氧化酶抑制剂DPI无效，明确活性氧来源于线粒体而非胞质。
为区分线粒体进入THY1阳性细胞的具体途径，研究者采用了多种内吞抑制策略。在体外实验中，THY1阳性细胞预先与dynasore（AbMole，M2569）或EIPA（AbMole，M6705）共孵育，前者作为网格蛋白和小窝蛋白介导内吞的抑制剂，后者则特异性阻断巨胞饮。结果显示，dynasore处理不影响线粒体摄取，而EIPA几乎完全阻断这一过程，结合细胞表面皱褶和大型囊泡的超微结构特征，明确巨胞饮是线粒体摄取的主要机制。体内实验进一步证实，Carmil1功能缺失突变体无法建立拟缺氧状态，相应丧失转移能力。
该研究还建立了中性粒细胞-肿瘤细胞线粒体转移的体内证据。通过种属特异性线粒体DNA限制性片段长度多态性分析，证实约20%的肿瘤细胞线粒体来源于外源性中性粒细胞，且这一过程依赖于Carmil1介导的巨胞饮功能。单细胞水平线粒体DNA变异分析算法MERCI的应用，进一步在原发性肝癌队列中识别出线粒体接收阳性病例，这些病例表现出更高的THY1阳性细胞比例和缺氧-上皮间质转化相关基因程序激活。
从机制层面，THY1信号通过双重途径促进转移：在中性粒细胞端驱动迁移体形成与损伤线粒体外排，在肿瘤细胞端增强巨胞饮活性以促进线粒体摄取。活性氧选择性抑制PHD2介导的HIF1α羟化修饰，导致其逃避泛素-蛋白酶体降解而稳定积累。这种跨细胞的线粒体质量控制重编程，使肿瘤细胞在氧合微环境中获得缺氧样信号特征，从而启动转移相关基因程序。
该研究的意义在于重新定义了肿瘤-免疫微环境互作的模式。传统观点认为中性粒细胞通过分泌因子或细胞接触调控肿瘤行为，而线粒体作为半自主细胞器的跨细胞转移提供了全新的调控维度。迁移体作为线粒体释放的载体结构，其生物学功能此前主要集中于细胞间信号传递，本研究拓展了其在线粒体质量控制中的角色。同时，拟缺氧概念的提出挑战了缺氧诱导因子稳定化必须依赖低氧环境的经典认知，为理解肿瘤代谢可塑性提供了新视角。
