Cell | 基因组不稳定性触发人类细胞间基因组DNA转移，重塑哺乳动物遗传交流新范式

哺乳动物基因组被严格区隔于细胞核内部，而基因组不稳定性会驱动核DNA异常错位至细胞质，形成微核与染色体片段。这类胞质DNA除激活细胞自主应激通路外，能否实现非细胞自主的跨细胞传播，长期是细胞生物学与基因组稳定性领域的未解难题。近期发表于《Cell》的重磅研究首次给出确定性答案：基因组不稳定性产生的胞质基因组DNA，可通过细胞接触依赖的纳米管样结构在人类细胞间直接转移，转移片段能稳定整合、遗传并赋予受体细胞全新可遗传表型，揭示一种类似细菌水平基因转移的全新哺乳动物基因组传播机制，彻底改写基因组损伤传递的传统认知。

传统认知困境与颠覆性发现

哺乳动物细胞间可通过纳米管、外泌体交换线粒体、脂质、RNA、蛋白质等多种胞质货物，调控发育、免疫、肿瘤进展等关键生命过程。但核基因组DNA的跨细胞直接转移在人类细胞中从未被证实，主流观点认为核DNA被核膜严格束缚，仅能通过细胞融合实现基因组混合。基因组不稳定性是肿瘤、衰老、退行性疾病的核心驱动因素，会导致染色体错误分离形成微核，微核破裂后将双链DNA暴露于细胞质，进而激活cGAS-STING天然免疫通路。而这项研究突破认知边界，证明这些“出界”的胞质基因组DNA并非局限于细胞内，而是能突破细胞边界，在细胞间实现物理转移与功能传播，为理解基因组损伤扩散与疾病演化提供全新视角。

纳米管介导：基因组DNA跨细胞转移的完整路径

人类细胞中通过类纳米管连接的细胞间DNA转移

转移DNA的稳定遗传与功能重塑

研究通过严谨实验证实，跨细胞转移的DNA并非短暂存在的过客，而是可稳定遗传的功能遗传元件。转移DNA进入受体细胞质后，在有丝分裂过程中与宿主染色体混合，部分形成染色体外环状DNA独立传代，不改变受体细胞原有核型。Y染色体特异性示踪系统直接证明，雄性供体细胞的染色体片段可精准转移至雌性受体细胞并稳定存留。功能实验进一步显示，携带抗性基因的转移DNA能让敏感受体细胞获得全新药物抗性，该性状可跨多代稳定传递，单细胞转录组数据也证实转移DNA上的基因在受体细胞中高效转录，独立赋予受体全新表型，完全排除细胞融合的干扰。

不同来源的基因组不稳定性促进细胞间DNA转移

科学突破与领域意义

这项研究彻底改写基因组不稳定性的作用范围，将影响从单一细胞自主损伤拓展至细胞群体水平的遗传传播，为肿瘤异质性形成、耐药性快速演化、衰老旁效应扩散提供全新机制解释。研究首次证实人类细胞存在类似细菌接合的水平基因组DNA转移方式，突破高等生物不存在水平基因转移的传统认知，为哺乳动物体细胞遗传多样性与基因组演化提供全新解释框架。在疾病机制与转化应用层面，该发现为理解肿瘤细胞通过DNA转移扩散致癌突变、衰老组织损伤放大、神经退行性疾病进展提供新思路，同时为基因治疗提供内源递送通道，有望实现更安全高效的基因传递。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.04.041