“指纹”钙沉积可能提供有关癌症的信息

跨学科合作10年“指纹”的材料科学方法使用钙矿物沉积物被称为微钙化物质揭示乳腺癌的病理发展的线索和潜在的其他疾病。

该集团的纸。”乳腺微钙化物质Biomineralogical签名”,2月22日发表在科学的进步。第一作者是博士后研究员珍妮Kunitake博士”。21。

健康的矿物质沉积是一个细致策划的过程,如骨骼和牙齿的形成。有时,然而,矿床形成在不属于他们的地方,例如肾脏——即。肾结石,乳房组织。在乳腺癌中,微钙化物质是一种重要的检测工具,因为他们出现在乳房x线照片生动的白色斑点,在某些情况下,表明乳腺癌的存在。

“通常在最初的乳房x光检查之后,微钙化物质很大程度上被忽视。我们说的是我们可以超越乳房x光成像的分辨率,在显微镜和化学层面,从这些微钙化物质和获得更多的信息,”文章的第二作者说劳拉Estroff康奈尔大学工程材料科学与工程教授。“通过行之有效的,高分辨率的表征技术从材料科学和耦合对生物矿化和生物如何控制矿物的沉积,我们获得了独特的洞察一个病态的矿物,可能对疾病具有重要意义。”

Estroff集团专门从事生物矿化,即。、生物有机体如何控制晶体的生长在他们的组织。十多年前,她开始合作克劳迪娅·菲施巴赫布莱恩,斯坦利1946生物医学工程教授,论文的文章的第二作者,探讨转移性乳腺癌扩散到骨头。这导致了一个“奇怪的”现象的探索中,骨突矿物出现在原发肿瘤站点,并从那里合作者感兴趣的方式这些微钙化物质可以捕获元素形成的组织微环境,几乎像一个快照。微环境,也被称为有机矩阵,可以反过来影响矿物的组成、形态和力学性能。

“比生物矿物有不同的规则,”Kunitake说。“矿物质形成乳腺癌可以捕获化学信息,以反映其形成环境,这可能有临床价值和相关性。”

虽然一些癌症生物学家研究微钙化物质,这一现象并没有受到材料科学家的探索。

“生物矿化,而利基领域涉及来自材料科学、地质学、生物学等等。非常多学科”Estroff说。“没有理由,肿瘤学家将注意这些小的材料属性出现的晶体。我认为它真的有人有一个想法了矿物可以提供。我们说,我们知道我们可以把一切都从研究生理生物矿物,这些病态的矿物质和应用现在?”

Fischbach连接Estroff和Kunitake纪念斯隆凯特林癌症中心的研究人员,提供包含微钙化物质从40乳腺癌患者的组织样本。

Kunitake然后开始艰巨的,多年的努力的过程准确理解他们在看什么。她转向博士丹尼尔·Sudilovsky卡尤加人医学中心,帮助描述每种类型的钙化灶的病理发现。

接下来,而不是磨碎和同质化的组织样本,其他所做的研究,研究人员试图获得高分辨率、三维地图的化学矿物和有机矩阵,这样他们不会改变组织结构。所以他们与Admir大规模的麻省理工学院的一个论文的文章的第二作者,用一个振动光谱学名为拉曼显微技术可以检测不同的生物分子的振动特征的有机和无机化学,以及地图的签名在哪里发生。

Kunitake然后着手整合和解析所有受组学的数据使用技术研究生物化学和遗传学。

“看数据的一种方法,当你有很多是使用策略的组学社区,“Kunitake说。bet188真人“它没有量化,可视化数据如何表现。使用层次聚类,我们可以看看我们的数据作为一个热图,这给了我们一个了解不同的参数,我们测量的是彼此相关的,以及不同的钙化分组基于他们的指纹。”

在研究者的重要发现:癌症相关的微钙化物质集群分成生理相关组反映组织类型和当地恶性肿瘤;矿物碳酸盐展品实质性肿瘤内品种;微量金属,包括锌、铁和铝-增强malignant-localized钙化;和脂质微钙化物质中蛋白质的比例是较低的患者预后不良。

虽然研究人员并不确定,如果微钙化物质形式在癌症发展或者因为它之前,调查结果表明有相关疾病的严重程度。研究人员希望研究结果也可以照亮钙化在其他类型的癌症,如甲状腺和卵巢癌。

团队现在计划研究更大的疾病传播特征,以及他们的方法适用于其它病理矿化疾病,如钙化的主动脉瓣疾病、心脏瓣膜的矿物形式,或Estroff说,“矿物是这种疾病。”

参考:Kunitake JAMR, Sudilovsky D,约翰逊LM, et al .乳腺微钙化物质Biomineralogical签名。科学的进步。2023;9 (8):eade3152。doi:10.1126 / sciadv.ade3152

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