隨著不斷探索，人們對腫瘤免疫的研究也陸續有了新進程：從線粒體轉移是從免疫細胞到癌細胞的單向運輸，到發現線粒體也可以從癌細胞轉移到 TME 的 T 細胞中，形成 ”雙向奔赴”。然而，這一過程的發生與腫瘤免疫之間的影響尚不清楚^[3]。

圖 2. 線粒體在細胞間的雙向轉移^[5]。

具體來說，Ikeda 等人研究了線粒體在癌細胞和免疫系統 T 細胞之間的轉移，研究對象包括小鼠和人類細胞。作者報告稱，T 細胞通過一種名為隧道納米管的結構將線粒體轉移到癌細胞中。作為交換，癌細胞通過釋放細胞外囊泡將線粒體轉移到 T 細胞中，這些囊泡會被細胞吸收。這些來自癌細胞的線粒體被 USP30 蛋白包裹，這種蛋白可以防止線粒體降解。這使得癌細胞的線粒體能夠取代 T 細胞的線粒體。T 細胞進入一種稱為衰老的生長停滯狀態，從而削弱其殺死癌細胞的能力^[5]。

研究人員從黑色素瘤和非小細胞肺癌 (NSCLC) 患者的腫瘤組織中分離腫瘤浸潤淋巴細胞 (TILs)，通過全 mtDNA 測序鑒定突變，鑒定出 TILs 與腫瘤細胞的 mtDNA 共享突變。

圖 3. TILs 中與癌細胞相同的突變^[4]。

研究人員通過在含有突變 mtDNA 和 WT mtDNA 的黑色素瘤細胞系中的表達線粒體特異性熒光蛋白 MitoDsRed，在與 TIL 共培養 24 小時后，發現 mtDNA 逐漸從癌細胞轉移至 TIL。這一結果表明癌細胞和 T 細胞之間產生同樣的 mtDNA 突變是由線粒體轉移造成的。

已有研究證明，細胞間的隧道納米管  和細胞外囊泡 (EVs) 能夠幫助線粒體轉移。研究人員發現在加入 EV 抑制劑的條件下，均能夠大大降低線粒體的轉移，這說明線粒體可以通過介導的細胞間直接接觸和 EV 介導的間接接觸進行轉移。綜上所述，TILs 能夠通過直接或間接的方式從癌細胞中獲得突變 mtDNA。

圖 4. mtDNA 突變的線粒體從癌細胞轉移到 TILs^[4]。

隨后研究人員驗證了轉移的線粒體是否會發生同質性。通過將 TIL 與癌細胞共培養，并通過 mtDNA 測序以及熒光標記的延時成像，驗證了部分 T 細胞的線粒體發生了同源替換以及線粒體的轉移。并結合 MitoDsRed 的表達情況，進一步證明 T 細胞的原位線粒體的減少是與癌細胞共培養的結果。

TME 中的癌癥來源的活性氧 (ROS) 會誘導周圍細胞的線粒體發生自噬。研究人員發現，在與癌細胞共培養時會加劇 T 細胞的線粒體自噬，加入 NAC (一種 ROS 抑制劑) 后，降低 T 細胞線粒體自噬水平，但不影響線粒體從癌細胞轉移到 T 細胞。去泛素化酶 USP30 能夠抑制泛素化介導的線粒體自噬并附著在線粒體上，研究人員發現 USP30 在黑色素瘤中高表達，且在具有突變 mtDNA 的 T 細胞中的表達量也有所增加，USP30 染色結果證明，USP30 能夠和線粒體一同從癌細胞轉移到 TIL 中。

以上結果表明，T 細胞中的原位線粒體會因 TME 中的 ROS 發生自噬，但 T 細胞中有突變 mtDNA 的線粒體不會發生自噬，最終導致線粒體發生同質性。

圖 5. USP30 在癌細胞轉移的線粒體中賦予線粒體自噬抗性^[4]。

研究人員隨后通過通量分析儀以及基因表達水平研究發現，在 mtDNA 突變的細胞中線粒體氧化磷酸化相關分子 ND4，ND5，ND6，ND1，CYTB，COX1  和 ATP6 的表達量降低，細胞基礎呼吸減少，產生的 ATP 減少，電子傳遞鏈上復合物活性降低，以上結果表明 mtDNA 突變的細胞線粒體功能受損。此外，突變的 mtDNA 增加了以及衰老相關分子的表達、降低細胞分裂能力，損傷記憶 T 細胞形成、誘導部分中央記憶細胞的凋亡、降低細胞中的活化標志物的含量。

隨后在體內實驗中，研究人員將 mtDNA 未突變的細胞系和 mtDNA 突變的細胞系分別移植到 OT-1 小鼠體內，由于 OT-1 小鼠可在體內激活 T 細胞和 B 細胞反應，隨后從小鼠體內分選出 T 細胞以檢測其免疫功能。實驗結果表明伴有 mtDNA 突變的癌癥細胞對 T 細胞活性的降低更為顯著。然而，當分選出 T 細胞進行體外培養，熒光強弱顯示出 T 細胞損傷的功能也得到了恢復，這一結論也進一步呼應了此前驗證的 EV 在線粒體轉移的過程中發揮關鍵作用。此外，在外加 EV 抑制劑 GW4869 時，相關功能抑制表型有所挽救。

總的來說， 體內實驗中 TIL 突變的 mtDNA 線粒體可導致 T 細胞功能障礙，最終降低機體的抗腫瘤免疫能力。

圖 6. mtDNA 突變的線粒體轉移降低體內抗腫瘤免疫^[4]。