研究人员将乳腺癌和骨骼生长联系起来

康奈尔大学和位于德国波茨坦的马克斯普朗克胶体与界面研究所(MPI)的研究人员合作，使用了生物学和材料表征工具的创新组合，揭示了骨骼实际上可能会对来自远处乳房肿瘤的信号做出反应——可能是一种预防转移的先发制人的防御机制。这些发现可能为未来的诊断测试和治疗方法指明了方向。

团队的论文，”乳腺癌分泌因子干扰小鼠易转移区域的骨生长发表在3月17日的《科学进展》杂志上。

这篇论文的共同主要作者是Aaron E. Chiou博士，目前是斯坦福大学的博士后研究员，以及MPI的Chuang Liu。

康奈尔大学的团队由克劳迪娅·菲施巴赫斯坦利·布莱恩1946年生物医学工程教授，其实验室专注于了解影响癌症发展、进展和治疗反应的生物学和生物物理机制。

“临床上，乳腺癌扩散到骨骼的频率很高，但目前还不清楚它是如何发生的，也没有很多方法来预测它。”邱说。“我们感兴趣的是确定是否有一个特征，或者我们可以在转移形成之前检测到骨骼的变化。”

当肿瘤细胞向血液循环中分泌各种信号分子或因子时，远处的器官就容易受到癌症的扩散。研究人员收集了这些因子，并将它们注射到小鼠体内。然后，他们用一系列生物学调查分析了老鼠的骨骼，比如RNA测序，这可以显示骨头中的基因表达是如何变化的，以及其他传统的病理学技术。这些方法并没有揭示任何新的或值得注意的东西，通常情况下故事就到此为止了。

然而，多亏了由该论文的共同高级作者Peter Fratzl领导的MPI团队提供的材料专业知识，研究人员转向了一系列高分辨率成像技术——在物理科学中更常见——来仔细检查骨骼微环境的结构和成分是如何变化的。

他们使用微计算机断层扫描来研究骨骼结构;拉曼成像扫描骨骼的化学光谱;以及小角度x射线散射(SAXS)来揭示矿物性质。最关键的是，他们采用了一种称为动态组织形态测量术的技术，这种技术以不同的时间间隔将荧光染料集成到骨骼中，并基本上创建了显示骨骼形成速度的时间戳。

研究人员惊奇地发现，暴露在肿瘤分泌因子下的骨骼，实际上会以更快的速度增加更多层矿化组织，从而变得更厚。

“骨转移的乳腺癌患者在临床上通常表现为骨退化，因为转移性肿瘤激活骨降解细胞并抑制骨形成细胞。”Fischbach说，他同时也是该基金会的联合主任康奈尔癌症代谢物理中心．“有趣的发现是，我们看到了相反的情况。在一个模拟疾病发展早期阶段的场景中，骨骼正在以不同的方式形成更多。这可能是我们身体试图防止转移形成的一种防御机制。”

这种保护机制可能在诊断分析以及产生治疗方法方面有重要的应用。

“这项研究展示了如何需要工程和物理科学方法来真正了解肿瘤可能给生物体带来的全部变化。”Fischbach说，他之前与劳拉Estroff这位材料科学与工程教授帮助为目前的研究奠定了基础。

“如果没有跨学科工具集的结合，这是不可能实现的。”菲施巴赫说。“单靠生物学还不足以让我们得出这些发现。”

这项研究得到了人类前沿科学计划的支持，该计划促进了与美国科学院的国际合作100万美元，为期三年以及美国国立卫生研究院下属的国家癌症研究所。