眾所周知，腫瘤細胞是變化無常的潛伏者，通常在遠處組織中休眠數(shù)年，然后重新激活并形成轉(zhuǎn)移。人們對許多因素進行了研究，以了解激活發(fā)生的原因，從細胞和分子到所謂的組織微環(huán)境中的其他成分。
現(xiàn)在，康奈爾大學(xué)的一個跨學(xué)科團隊已經(jīng)確定了一種調(diào)節(jié)骨骼(乳腺癌轉(zhuǎn)移的主要部位)中腫瘤生長的新機制：骨基質(zhì)的礦化，骨基質(zhì)是一種有機和無機成分的纖維網(wǎng)，決定了乳腺癌獨特的生化和生物力學(xué)特性。我們的骨架。
該團隊的論文“骨基質(zhì)礦化抑制乳腺癌中整合素介導(dǎo)的機械信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)移進展”于8月7日發(fā)表在《自然生物醫(yī)學(xué)工程》雜志上。共同主要作者是研究員SiyoungChoi和博士生MatthewWhitman。
該項目是共同高級作者克勞迪婭·菲施巴赫(StanleyBryer1946年生物醫(yī)學(xué)工程教授)和拉拉·埃斯特羅夫(HerbertFiskJohnson工業(yè)化學(xué)教授)之間的最新合作，兩人都來自康奈爾大學(xué)工程學(xué)院，他們一直在共同探索癌癥的轉(zhuǎn)移擴散。乳腺癌轉(zhuǎn)移到骨已有十多年了。
Fischbach的實驗室將生物材料與細胞和組織工程方法相結(jié)合，以了解組織微環(huán)境如何在不同情況下調(diào)節(jié)癌癥，而Estroff的團隊則專注于生物礦化——生物有機體控制組織中晶體生長的方式。
Fischbach說：“我們知道癌細胞的行為就像種子一樣，需要合適的土壤才能生長，我們對細胞外基質(zhì)(基本上是細胞之間將所有東西結(jié)合在一起的物質(zhì))如何影響腫瘤生長非常感興趣。”
在生理礦化過程中，骨礦物顆粒沉積在I型膠原纖維內(nèi)和周圍。這一過程是自然發(fā)生的，對于骨骼健康是必要的，但會隨著年齡的增長而減弱——例如，由于更年期女性所見的荷爾蒙變化。它也可能是由飲食改變或化療引起的。
骨骼健康狀況下降與腫瘤細胞行為之間存在明確的聯(lián)系。例如，骨礦物質(zhì)密度降低與轉(zhuǎn)移風險增加相關(guān)，并且骨折愈合不完全已被證明會增強骨轉(zhuǎn)移。然而，沒有人能夠確定骨基質(zhì)礦化在此過程中發(fā)揮的具體作用。
費施巴赫說：“除非你擁有可以以定義的方式控制骨基質(zhì)特性的模型系統(tǒng)，否則你無法研究這些連接。”
研究人員能夠以模仿生理和病理礦化的方式，通過結(jié)合有機和無機基質(zhì)成分(包括膠原蛋白和骨礦物質(zhì)羥基磷灰石)來創(chuàng)建這樣的系統(tǒng)。埃斯特羅夫領(lǐng)導(dǎo)了不同骨基質(zhì)模型的必要材料合成和表征技術(shù)，然后該團隊使用這些技術(shù)來研究腫瘤細胞的行為，首先在體外，然后通過小鼠模型進行體內(nèi)研究。
在這兩種情況下，骨礦物質(zhì)的存在都減少了腫瘤細胞的生長。礦物質(zhì)的存在還導(dǎo)致腫瘤細胞促進與更好的患者預(yù)后相關(guān)的基因。這些發(fā)現(xiàn)表明健康的骨基質(zhì)可以降低乳腺癌骨骼轉(zhuǎn)移的風險。
史密斯化學(xué)與生物分子工程學(xué)院副教授MatthewPaszek和英格蘭精準醫(yī)學(xué)研究所所長、威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院生理學(xué)和生物物理學(xué)以及計算生物醫(yī)學(xué)計算基因組學(xué)教授OlivierElemento共同作者幫助了這項研究。闡明骨基質(zhì)如何調(diào)節(jié)細胞機械信號傳導(dǎo)，并將潛在的分子機制與患者數(shù)據(jù)聯(lián)系起來。
費施巴赫說：“這項研究基本上首次表明，礦物質(zhì)顆粒和膠原蛋白之間的生理相互作用可能能夠抑制已擴散到骨骼的腫瘤細胞的活化。”“現(xiàn)在我們廣泛感興趣的是其他細胞類型如何受到不同骨基質(zhì)礦化的影響。以及它們的行為的礦物質(zhì)依賴性變化如何調(diào)節(jié)腫瘤細胞?”
共同作者包括博士生AdrianShimpi和NicoleSempertegui;邱亞倫博士;約瑟夫·德魯索博士;阿坎克沙·維爾馬博士;校友斯蒂芬妮·勒克斯;朱誠博士
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