骨基質(zhì)礦化調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)

眾所周知，腫瘤細(xì)胞是變化無(wú)常的潛伏者，通常在遠(yuǎn)處組織中休眠數(shù)年，然后重新激活并形成轉(zhuǎn)移。人們對(duì)許多因素進(jìn)行了研究，以了解激活發(fā)生的原因，從細(xì)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(gè)跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)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(zhǎng)的新機(jī)制：骨基質(zhì)的礦化，骨基質(zhì)是一種有機(jī)和無(wú)機(jī)成分的纖維網(wǎng)，決定了乳腺癌獨(dú)特的生化和生物力學(xué)特性。我們的骨架。

該團(tuán)隊(duì)的論文“骨基質(zhì)礦化抑制乳腺癌中整合素介導(dǎo)的機(jī)械信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)移進(jìn)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(xiàng)目是共同高級(jí)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(lái)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(kuò)散。乳腺癌轉(zhuǎn)移到骨已有十多年了。

Fischbach的實(shí)驗(yàn)室將生物材料與細(xì)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(tuán)隊(duì)則專(zhuān)注于生物礦化——生物有機(jī)體控制組織中晶體生長(zhǎng)的方式。

Fischbach說(shuō)：“我們知道癌細(xì)胞的行為就像種子一樣，需要合適的土壤才能生長(zhǎng)，我們對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)(基本上是細(xì)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(zhǎng)非常感興趣。”

在生理礦化過(guò)程中，骨礦物顆粒沉積在I型膠原纖維內(nèi)和周?chē)?。這一過(guò)程是自然發(fā)生的，對(duì)于骨骼健康是必要的，但會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而減弱——例如，由于更年期女性所見(jiàn)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(xì)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(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)，并且骨折愈合不完全已被證明會(huì)增強(qiáng)骨轉(zhuǎn)移。然而，沒(méi)有人能夠確定骨基質(zhì)礦化在此過(guò)程中發(fā)揮的具體作用。

費(fèi)施巴赫說(shuō)：“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(wú)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(guò)結(jié)合有機(jī)和無(wú)機(jī)基質(zhì)成分(包括膠原蛋白和骨礦物質(zhì)羥基磷灰石)來(lái)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(tuán)隊(duì)使用這些技術(shù)來(lái)研究腫瘤細(xì)胞的行為，首先在體外，然后通過(guò)小鼠模型進(jìn)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(xì)胞的生長(zhǎng)。礦物質(zhì)的存在還導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞促進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)。

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(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究所所長(zhǎng)、威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院生理學(xué)和生物物理學(xué)以及計(jì)算生物醫(yī)學(xué)計(jì)算基因組學(xué)教授OlivierElemento共同作者幫助了這項(xiàng)研究。闡明骨基質(zhì)如何調(diào)節(jié)細(xì)胞機(jī)械信號(hào)傳導(dǎo)，并將潛在的分子機(jī)制與患者數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)。

費(fèi)施巴赫說(shuō)：“這項(xiàng)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(kuò)散到骨骼的腫瘤細(xì)胞的活化。”“現(xiàn)在我們廣泛感興趣的是其他細(xì)胞類(lèi)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(lài)性變化如何調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)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(chéng)博士

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