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研究发现乳腺癌对肿瘤硬度的反应可以预测骨转移

在乳腺癌的情况下,骨转移——当癌细胞扩散到骨骼中的新部位时——会导致与乳腺癌相关的伤害最大,并且在晚期疾病中通常无法治愈。亚利桑那大学健康科学研究人员的一项新研究发现,癌细胞在组织硬化时变得更具攻击性,并且这些变化会随着时间的推移而持续存在。

随着患病乳腺组织变得纤维化,肿瘤变硬在乳腺癌细胞如何在全身扩散方面发挥着重要作用。今天发表在《细胞报告》杂志上的论文“乳腺肿瘤硬度通过维持机械调节指示骨转移”发现,乳腺肿瘤微环境的硬度会导致癌细胞发生变化,使它们更积极地扩散到骨骼。由此产生的变化作为“机械记忆”保持不变,它指示癌细胞发送导致骨骼分解的信号。一旦发生这种情况,患者往往会出现自发性骨折等使人衰弱的并发症。

“不幸的是,骨转移通常要到不可逆转的晚期才会被发现,”资深作者、图森大学细胞和分子医学及癌症生物学副教授 Ghassan Mouneimne 博士说。“真正令人兴奋的是,有一天能够从患者的原发肿瘤中取样并预测谁有骨转移的高风险。然后我们可以干预一种我们现在正在实验室验证的预防策略。”

该研究首次证明了癌症转移过程中的机械记忆概念,开发了一种新的机械调节或“MeCo”评分,以量化细胞变化。最终,研究人员希望 MeCo 评分可用于帮助识别可能受益于重新利用的抗纤维化治疗以预防骨转移的乳腺癌患者。

“患者的乳腺肿瘤 MeCo 评分越高,他们继续发生骨转移和预后较差的可能性就越大,”细胞和分子医学助理教授、BIO5 研究所成员 Casey Romanoski 博士说和亚利桑那癌症中心。“这种刚度特征可能具有令人难以置信的临床效用。”

为了进一步探索临床应用,Mouneimne 博士和亚利桑那州癌症中心的前研究生和博士后研究员 Adam Watson 博士与 Tech Launch Arizona 合作,这是该大学的办公室,该办公室将研究产生的发明商业化,启动一家初创公司 MeCo Diagnostics, LLC。该公司正在努力使该技术成熟并将其推向市场,在那里它可以影响各地乳腺癌患者的生活。

之前已知肿瘤僵硬会诱导细胞变化,从而导致更具侵袭性的癌症,但根据该论文的第一作者沃森博士的说法,“僵硬”的概念具有误导性。

“大多数早期乳腺肿瘤比周围组织更硬,但大多数不会扩散到骨骼,”他说。“这与肿瘤硬度无关,而是与癌细胞的硬度反应性有关,我们称之为机械调节。”

为了研究这种现象,该团队创建了一个实验室环境,模拟体内遇到的坚硬或柔软的肿瘤环境,并评估乳腺癌细胞的反应。他们发现在僵硬环境中生长的细胞具有“机械反应”,其特征是细胞扩散、侵袭和开启与骨骼发育和疾病相关的基因。即使在细胞被转移到软环境后,这些基因变化仍然存在。

接下来,研究人员研究了乳腺癌细胞中哪些基因被打开和关闭以响应僵硬的环境。基于这些基因表达变化,他们开发了 MeCo 评分,并使用来自数千名乳腺癌患者的数据进行了验证和完善。

“这是来自许多不同领域的研究人员的大量工作的结晶,”Mouneimne 博士说。“这突出了我们在亚利桑那州健康科学大学,以及如何一起工作可以在这个充满挑战的领域取得进展的环境乳房 癌转移。”

未来的研究可以集中在癌细胞如何维持驱动转移的基因表达变化上,基于额外的发现,确定了一种称为 RUNX2 的转录因子,该因子被纤维化样僵硬激活。RUNX2 在细胞分裂时保持附着在 DNA 上,并“标记”哪些基因保持打开状态,其中包括驱动骨转移和骨分解的基因。

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