人们对许多因素进行了研究，以了解激活发生的原因，从细胞和分子到所谓的组织微环境中的其他成分。现在，康奈尔大学的一个跨学科团队已经确定了一种调节骨骼(乳腺癌转移的主要部位)中肿瘤生长的新机制：骨基质的矿化，骨基质是一种有机和无机成分的纤维网，决定了我们的独特的生化和生物力学特性。骨骼。

该团队的论文“骨基质矿化抑制乳腺癌中整合素介导的机械信号传导和转移进展”于8月7日发表在《自然生物医学工程》杂志上。共同主要作者是研究员SiyoungChoi和博士生MatthewWhitman。

该项目是康奈尔大学工程系的共同高级作者ClaudiaFischbach(1946年StanleyBryer生物医学工程教授)和LaraEstroff(HerbertFiskJohnson工业化学教授)之间的最新合作，两人一直在共同探索癌症的转移扩散。乳腺癌转移到骨已有十多年了。

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的团队则专注于生物矿化——生物有机体控制组织中晶体生长的方式。

“我们知道癌细胞的行为就像种子一样，需要合适的土壤才能生长，我们对细胞外基质(基本上是将所有东西结合在一起的细胞之间的材料)如何影响肿瘤生长非常感兴趣，”Fischbach说。

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。这一过程是自然发生的，对于骨骼健康是必要的，但会随着年龄的增长而减弱——例如，由于更年期女性所见的荷尔蒙变化。它也可能是由饮食改变或化疗引起的。

骨骼健康状况下降与肿瘤细胞行为之间存在明确的联系。例如，骨矿物质密度降低与转移风险增加相关，并且骨折愈合不完全已被证明会增强骨转移。

然而，没有人能够确定骨基质矿化在此过程中发挥的具体作用。

“除非你拥有可以以定义的方式控制骨基质特性的模型系统，否则你无法研究这些连接，”Fischbach说。

研究人员能够以模仿生理和病理矿化的方式，通过结合有机和无机基质成分(包括胶原蛋白和骨矿物质羟基磷灰石)来创建这样的系统。

埃斯特罗夫领导了不同骨基质模型的必要材料合成和表征技术，然后该团队使用这些技术来研究肿瘤细胞的行为，首先在体外，然后通过小鼠模型进行体内研究。

在这两种情况下，骨矿物质的存在都减少了肿瘤细胞的生长。矿物质的存在还导致肿瘤细胞促进与更好的患者预后相关的基因。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。

合著者MatthewPaszek(史密斯化学与生物分子工程学院副教授)和OlivierElemento(英格兰精准医学研究所所长、威尔康奈尔医学院生理学、生物物理学和计算生物医学计算基因组学教授)提供了帮助阐明骨基质如何调节细胞机械信号传导，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，矿物质颗粒和胶原蛋白之间的生理相互作用可能能够抑制已扩散到骨骼的肿瘤细胞的激活。”

“现在我们广泛感兴趣的是其他细胞类型如何受到不同骨基质矿化的影响。它们的行为的矿物质依赖性变化如何调节肿瘤细胞?”