模型阐明了可能导致乳腺癌复发的环境因素

美国每年有近27万人被诊断出患有乳腺癌。

根据苏珊·g·科曼基金会的数据，大约70%-80%的人患有雌激素受体阳性(ER+)乳腺癌，其中癌症细胞需要雌激素才能生长。在治疗方面，这种激素受体的存在为靶向肿瘤提供了一个很好的方法，比如用治疗方法破坏肿瘤细胞与雌激素结合的能力，并防止其残留乳腺癌细胞从增长。

然而，即使治疗成功，平均而言，五分之一的ER+乳腺癌患者在休眠期间会出现晚期复发肿瘤细胞在身体较远的部位，比如骨髓，在5年到20多年后会重新激活最初的治疗．

特拉华大学的研究人员正在开发工具，以更好地理解这种情况是如何发生的。

一篇新论文发表在科学的进步3月8日星期三，由化学和生物分子工程师April Kloxin领导的UD研究人员报告了一种新的3D模型系统，用于了解细胞与细胞之间的相互作用骨髓细胞和休眠的乳腺癌细胞。

化学和生物分子工程发展教授Thomas和Kipp Gutshall Kloxin说:“我们试图解决的大问题是需要改进人类疾病模型。”“在这种情况下，我们谈论的是乳腺癌，特别是发生在远离原发肿瘤部位的晚期复发，在癌症从这些部位进一步生长和扩散之前，在一个有利于治疗患者的时间框架内很难发现。

“我们想要一个更好的模型系统来研究复发的机制，并评估治疗方法，以防止晚期复发。”

细胞间通讯

Kloxin解释说，文献中的信息和她自己的研究都支持，肿瘤细胞在体内扩散所经历的微环境可以影响乳腺癌细胞最初是死亡、进入休眠状态，还是休眠然后醒来。

Kloxin集团的博士后研究员、该论文的第一作者莉娜·普拉丹(Lina Pradhan)在动物模型中观察到，弥散性乳腺癌细胞通常位于骨衬里附近。这让她想知道这些骨形成细胞是否在促进乳腺癌肿瘤细胞休眠中发挥了作用。

Pradhan说:“我们在体内观察到在骨线附近休眠的乳腺癌细胞，这让我更多地思考单个细胞之间的间接相互作用对促进休眠的重要性。”

为了探索这一机制，研究人员开发了一种三维系统，使他们能够将骨细胞和肿瘤细胞置于两个独立的腔室中，由一层膜隔开，只允许分泌的蛋白质在它们之间通过。当两种类型的细胞在二维系统中一起培养时，通常会发生的空间真实挑战，这些细胞没有相互接触或竞争。

这种独特的3D系统使研究人员能够观察到小蛋白质在乳腺癌细胞和骨细胞之间的交换，他们所看到的很有趣。

在骨细胞存在的情况下，会产生炎症相关蛋白。一些乳腺癌细胞死亡。然而，更重要的是，相当比例的乳腺癌细胞进入了生存模式，并开始在乳腺癌细胞中循环利用物质，这一过程被称为自噬，使肿瘤细胞能够持续存在而不生长。

在三维软性环境(水凝胶)中研究细胞，这种环境与细胞在体内经历的组织非常相似，这似乎是关键。

Kloxin说:“我们认为，除了细胞本身固有的因素外，细胞经历这些不同分泌蛋白质的环境可能对细胞反应有影响，就这些炎症环境是促进死亡还是休眠的临界点而言。”

对这些相互作用进行建模可以帮助科学家和工程师了解正在发生的事情，并随后针对新的治疗方法或监测方法，以便更早地发现这些次要部位的复发。在3d模型系统中，将乳腺癌细胞从骨细胞中分离出来，研究小组可以观察到乳腺癌细胞的觉醒，并开始考虑阻止它们觉醒并导致癌症复发的方法。

研究团队通过大学的经济创新和伙伴关系办公室(OEIP)保护了模型系统的临时专利。Kloxin说，她希望该团队的模型系统可以对其他致力于改进治疗策略的人有用，或者更好地研究这些细胞如何重新激活，然后使用治疗方法来抑制这种重新激活行为。

克洛辛亲身体会到，眼睁睁地看着自己所爱的人经历癌症复发是多么痛苦。她的母亲海伦·莫里斯(Helen Morris)在2003年被诊断出患有雌激素受体阳性乳腺癌。莫里斯接受了成功的治疗，17年没有患癌症，直到2020年晚期复发。克洛辛也是一位乳腺癌幸存者。

由于该模型的合成基质坚固且可重复，研究人员认为它也可以帮助科学家研究其他疾病或癌症。

“我们希望我们的模型系统对于寻找长期癌症复发的解决方案是有帮助的，”Kloxin说。

Kloxin实验室未来的工作可能包括在患者来源的细胞研究方面的合作，以探索驱动肿瘤细胞进展的因素。该研究团队还与Inventia合作，对生物技术公司的生物打印平台进行路测，以翻译团队的3D培养模型乳腺癌还有伤口愈合技术等等。