Nature子刊：骨基质矿化调节肿瘤细胞生长

肿瘤细胞是一种变化无常的休眠因子，在重新激活并形成转移之前，通常在远处的组织中休眠数年。人们研究了许多因素，以了解为什么会发生这种激活，从细胞和分子到所谓的组织微环境中的其他成分。

　　

肿瘤细胞是一种变化无常的休眠因子，在重新激活并形成转移之前，通常会在远处的组织中休眠数年。人们研究了许多因素，以了解为什么会发生这种激活，从细胞和分子到所谓的组织微环境中的其他成分。

现在，一个跨学科的康奈尔团队已经确定了一种调节骨骼中肿瘤生长的新机制，骨骼是乳腺癌转移的主要部位:骨基质矿化，一种由有机和无机成分组成的纤维网，决定了我们骨骼独特的生化和生物力学特性。

该团队的论文《Bone-Matrix Mineralization Dampens Integrin-Mediated Mechanosignalling and Metastatic Progression in Breast Cancer》发表在8月7日的《Biomedical Engineering》杂志上。该研究的共同主要作者是助理研究员Siyoung Choi和博士生Matthew Whitman。

该项目是共同通讯作者Claudia Fischbach 和Lara Estroff 工业化学教授之间的最新合作，两人都来自康奈尔大学工程学院，十多年来一直在探索乳腺癌向骨骼的转移扩散。

Fischbach的实验室将生物材料与细胞和组织工程方法相结合，以了解组织微环境如何在不同情况下调节癌症，而Estroff的团队则专门研究生物矿化——生物有机体控制其组织中晶体生长的方式。

Fischbach说:“我们知道癌细胞的行为就像种子需要合适的土壤才能生长，我们对细胞外基质如何影响肿瘤生长非常感兴趣。细胞外基质基本上是细胞之间的物质，将所有物质结合在一起。”

在生理矿化过程中，骨矿物颗粒沉积在I型胶原纤维内和周围。这个过程是自然发生的，对骨骼健康是必要的，但随着年龄的增长而减少——例如，由于更年期妇女的荷尔蒙变化。它也可能由饮食改变或化疗引起。骨健康下降与肿瘤细胞行为之间的联系已得到证实。例如，骨矿物质密度降低与转移风险增加有关，骨折愈合不完全已被证明可促进骨转移。然而，没有人能够分离出骨基质矿化在这一过程中所起的具体作用。

“除非你有一个模型系统，在这个系统中你可以以一种明确的方式控制骨基质的特性，否则你无法研究这些联系，”Fischbach说。

研究人员通过结合有机和无机基质成分，包括胶原蛋白和骨矿物羟基磷灰石，以模仿生理和病理矿化的方式创建了这样的系统。Estroff领导了不同骨基质模型的必要材料合成和表征技术，该团队随后将其用于研究肿瘤细胞的行为，首先在体外，然后通过小鼠模型在体内。

在两种情况下，骨矿物质的存在都减少了肿瘤细胞的生长。矿物质的存在也导致肿瘤细胞促进与患者预后良好相关的基因。这些发现表明健康的骨基质可以降低乳腺癌骨骼转移的风险。

共同作者Matthew Paszek是Smith化学和生物分子工程学院的副教授，Olivier Elemento是英格兰精密医学研究所的主任，也是威尔康奈尔医学院的生理和生物物理学以及计算生物医学的计算基因组学教授，他们帮助阐明了骨基质如何调节细胞机械信号，并将潜在的分子机制与患者数据联系起来。

Fischbach说:“这项研究基本上首次表明，矿物颗粒和胶原蛋白之间的生理相互作用可能能够抑制已经扩散到骨骼的肿瘤细胞的激活。现在我们对其他细胞类型如何受到不同骨基质矿化的影响非常感兴趣。依赖矿物质的行为变化是如何调节肿瘤细胞的?”