미세 석회화 '지문'은 암에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.
날짜:
2023년 2월 22일
원천:
코넬대학교
요약:
10년 간의 학제간 협업은 유방암 및 잠재적으로 다른 질병의 진행에 대한 병리학적 단서를 드러내는 미세석회화로 알려진 칼슘 광물 퇴적물 '지문'에 대한 재료 과학 접근 방식을 사용했습니다.
전체 이야기
10년 간의 학제간 협업은 유방암 및 잠재적으로 다른 질병의 진행에 대한 병리학적 단서를 드러내는 미세석회화로 알려진 칼슘 광물 퇴적물에 대한 "지문"에 대한 재료 과학 접근 방식을 사용했습니다.
이 그룹의 논문 "유방 미세석회화의 생체 광물학적 서명"은 Science Advances 에 2월 22일 게재되었습니다 . 주 저자는 박사후 연구원인 Jennie Kunitake, Ph.D.입니다. '21.
건강한 미네랄 침착은 뼈와 치아 형성에서 볼 수 있듯이 섬세하게 조정된 과정입니다. 그러나 때로는 신장(예: 신장 결석) 및 유방 조직과 같이 광물 침전물이 속하지 않는 위치에 형성됩니다. 유방암과 관련하여 미세석회화는 유방조영상에서 선명한 흰색 반점으로 나타나며 경우에 따라 유방암의 존재를 나타내기 때문에 중요한 선별 도구입니다.
"일반적으로 초기 유방조영술 후 미세석회화는 대체로 무시됩니다. 그리고 우리가 말하는 것은 현미경 및 화학적 수준에서 유방조영술의 해상도를 넘어 이러한 미세석회화로부터 더 많은 정보를 얻을 수 있다는 것입니다."라고 공동 선임 저자는 말했습니다. Cornell Engineering의 재료 과학 및 공학 교수인 Lara Estroff. "재료 과학에서 잘 확립된 고해상도 특성화 기술을 채택하고 생물 광물화에 대한 이해와 유기체가 광물의 침착을 제어할 수 있는 방법과 결합함으로써 우리는 질병."
Estroff의 그룹은 생체광물화, 즉 생물학적 유기체가 조직에서 결정의 성장을 제어하는 방법을 전문으로 합니다. 10여 년 전, 그녀는 유방암이 뼈로 전이되는 것을 탐구하기 위해 스탠리 브라이어(Stanley Bryer) 1946년 생의학 공학 교수이자 논문의 공동 선임 저자인 클라우디아 피쉬바흐(Claudia Fischbach)와 협력하기 시작했습니다. 이것은 뼈와 같은 광물이 원발성 종양 부위에 나타나는 "기이한" 현상에 대한 탐구로 이어졌고, 거기에서 공동 연구자들은 이러한 미세 석회화가 거의 스냅샷처럼 형성되는 조직 미세 환경의 요소를 포착할 수 있는 방법에 관심을 갖게 되었습니다. . 유기 매트릭스라고도 하는 미세 환경은 광물의 구성, 형태 및 기계적 특성에 영향을 줄 수 있습니다.
"미네랄은 생물학과는 다른 규칙을 가지고 있습니다."라고 Kunitake는 말했습니다. "유방암에서 형성되는 미네랄은 형성 환경을 반영하고 잠재적으로 임상적 가치와 관련성을 가질 수 있는 화학적 정보를 포획할 수 있습니다."
일부 암 생물학자들이 미세석회화를 연구했지만 재료 과학자들은 이 현상을 탐구하지 않았습니다.
"생체 광물화는 재료 과학, 지질학, 생물학 등의 기여를 포함하는 다소 틈새 분야입니다. 매우 종합적입니다."라고 Estroff는 말했습니다. "종양학자들이 나타나는 이 작은 결정체의 물질적 특성에 주의를 기울일 이유가 전혀 없습니다. 이를 위해 광물이 무엇을 제공할 수 있는지에 대한 아이디어를 가진 사람이 정말로 필요했다고 생각합니다. 우리는 다음과 같이 말했습니다. 우리가 생리학적 생체 광물 연구를 통해 알게 된 모든 것을 병리적 광물에 적용하시겠습니까?"
Fischbach는 Estroff와 Kunitake를 Memorial Sloan Kettering Cancer Center의 연구원과 연결하여 40명의 유방암 환자의 미세석회화가 포함된 조직 샘플을 제공했습니다.
그런 다음 Kunitake는 그들이 보고 있는 것을 정확히 이해하기 위해 수년에 걸친 고된 과정을 시작했습니다. 그녀는 그들이 발견한 미세석회화의 각 유형의 병리를 특성화하는 데 도움을 준 Cayuga 의료 센터의 Daniel Sudilovsky 박사에게 의지했습니다.
다음으로, 다른 연구에서와 같이 조직 샘플을 갈아서 균질화하는 대신 연구원들은 광물과 유기 매트릭스의 화학에 대한 고해상도의 3차원 지도를 얻고자 했습니다. 조직 구조. 그래서 그들은 생물학적 분자의 유기 및 무기 화학의 뚜렷한 진동 신호를 감지할 수 있는 라만 현미경이라는 진동 분광법을 사용한 논문의 공동 선임 저자인 매사추세츠 공과 대학의 Admir Masic과 협력했습니다. 이러한 서명이 발생하고 있습니다.
그런 다음 Kunitake는 생화학 및 유전학의 omics 연구에서 영감을 받은 기술을 사용하여 모든 데이터를 통합하고 구문 분석하기 시작했습니다.
Kunitake는 "데이터가 많을 때 데이터를 보는 한 가지 방법은 omics 커뮤니티의 전략을 사용하는 것"이라고 말했습니다. "데이터가 어떻게 작동하는지 시각화하기 위해 정량적일 필요는 없습니다. 계층적 클러스터링을 사용하여 데이터를 히트맵으로 볼 수 있었고 측정한 여러 매개변수가 서로 어떻게 관련되어 있는지에 대한 아이디어를 얻었습니다. , 지문을 기반으로 서로 다른 석회화가 어떻게 그룹화되었는지."
연구원의 주요 발견 중: 암 관련 미세석회화는 조직 유형 및 국소 악성 종양을 반영하는 생리학적 관련 그룹으로 클러스터링됩니다. 광물 탄산염은 종양 내부에서 상당한 다양성을 나타냅니다. 아연, 철 및 알루미늄을 포함한 미량 금속은 악성 국소 석회화에서 강화됩니다. 미세 석회화 내의 지질 대 단백질의 비율은 예후가 좋지 않은 환자에서 더 낮습니다.
연구자들은 암이 발생하기 전에 미세석회화가 형성되는지 또는 그로 인해 형성되는지 확실하지 않지만, 연구 결과는 질병의 중증도와 상관관계가 있음을 나타냅니다. 연구자들은 이 발견이 갑상선암과 난소암과 같은 다른 유형의 암에서 석회화를 밝힐 수 있기를 희망합니다.
연구팀은 이제 질병 특성의 더 큰 확산을 연구하고 심장 판막에서 광물이 형성되는 석회화 대동맥 판막 질환과 같은 다른 병리학적 광물화 질환에 대한 접근 방식을 적용할 계획입니다. 질병."
공동 저자는 다음과 같습니다: Lynn Johnson, Cornell Statistical Consulting Unit의 이사 겸 통계 컨설턴트; 박사후 연구원 최시영; Kingman, Arizona에 있는 Kingman Regional Medical Center의 Dr. Daniel Sudilovsky; Memorial Sloan Kettering Cancer Center의 유방 의학 서비스의 의료 종양학자이자 Weill Cornell Medicine의 부교수인 Neil Iyengar 박사; Memorial Sloan Kettering Cancer Center와 MIT의 연구원들.
이 연구는 Human Frontier Science Program과 National Cancer Institute의 Center on the Physics of Cancer Metabolism의 지원을 받았습니다.
연구원들은 National Science Foundation의 MRSEC 프로그램이 지원하는 Cornell Center for Materials Research와 College of Veterinary Medicine의 Animal Health Diagnostic Center를 활용했습니다.
출처 : https://www.sciencedaily.com/