Shape of tumor may affect whether cells can metastasize
April 28, 2016
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160428132608.htm
（Illinois researchers found that the shape of a tumor may play a role in how cancer cells become primed to spread.
From left: materials science and engineering professor Kristopher Kilian, graduate student Junmin Lee and veterinary medicine professor Timothy Fan.
Credit: Photo by L. Brian Stauffer）
癌の腫瘍ではほんのわずかな細胞だけが離脱して体内の他の場所へ転移するが、この腫瘍の種をまくseeding細胞が活性化される際に腫瘍の端edgeの湾曲した部分curveが大きな役割を果たすかもしれないことがイリノイ大学の新たな研究によって明らかになった
様々な輪郭shapeと図形patternの組織環境を工学的に作成して研究したところ、皮膚癌細胞の培養を湾曲curvedさせるほど、幹細胞の性質を示す癌細胞がその端edgeに増加した
幹細胞的な性質は他の組織に転移するための鍵となる要素である
この研究結果は潜在的に我々の癌細胞への理解を深める可能性があり、さらには個別化されたpersonalized治療計画の開発にも役立つかもしれない
材料科学materials science工学engineeringの教授であるKristopher Kilianと獣医学の教授Timothy Fanを中心とする科学者たちによる今回の研究結果はNature Materials誌で発表された
「癌の最も危険な部分は転移である」
Kilianは言う
「癌幹細胞cancer stem cellと呼ばれる細胞は、血流を通じて他の組織へと移動して新たな腫瘍を形成することができるという致命的な性質を獲得する
そのような細胞を見つけて研究するための方法が必要だが、もっと重要なことはそれらを標的にする薬剤の開発である
なぜなら腫瘍の大部分を標的とする化学療法薬に対して癌幹細胞は抵抗するからであり、それにより再発が生じて癌は元通りになる」
Kilianのグループは組織工学が専門であり、より正確に癌のプロセスを培養皿上で研究するための腫瘍モデルを作成している
今回の研究で彼らは様々な2次元と3次元の環境で異なる輪郭と図形を持つ皮膚癌コロニーを培養し、腫瘍の形状が癌幹細胞の活性化に寄与するかどうか、そして腫瘍のどの場所に癌幹細胞が現れるかを調査した
研究の結果、癌幹細胞は工学的な腫瘍環境の『端edge』に沿って最も多く現れ、特に曲がった部分の角cornerと凸状の曲線convex curveに見られた
「これには本当に驚かされた」
Kilianは言う
「通常の幹細胞は柔らかくてsoftぐにゃっとしたsquishy内部の位置を好む
それで癌についても誰もが癌幹細胞は腫瘍の中心に存在するのだと憶測してきたassume
しかし、腫瘍が柔らかい組織に接触する箇所にできるような幾何学的な制約geometric constraintsが作る境界線perimeterがこれらの癌幹細胞を活性化するように思われることを我々は発見した」
研究者たちは腫瘍が転移する能力を確認するために、工学的に作成した環境で遺伝学的分析のような試験を数多く実施した
彼らは皮膚癌だけでなくヒトの子宮頸癌、肺癌、前立腺癌などの細胞系統でも試験を行い、形作られたpatterned腫瘍環境に対してそれらが同様に反応することを発見した
次にKilianのグループは獣医学のTimothy Fanのグループとチームを組んで、生きているマウスで皮膚癌の癌幹細胞を使った試験を行い、形作られた環境から得られた癌幹細胞は古典的な平たい培養皿から得られた癌幹細胞よりもずっと腫瘍を形成しやすいことを明らかにした
Kilianは言う
「これらの幹細胞的な性質を工学的に持たせた細胞を与えられたマウスではずっと多くの腫瘍が成長することを我々は発見した
そして肺への転移の発生率も高かったのである
実際の腫瘍でも同様にこのような種類の形状が生じる領域が細胞を活性化する可能性があり、その細胞が逃げ出してさらに多くの腫瘍を形成する
これにより外科医は成長する腫瘍の境界線/外辺部perimeterに注意を向けてlook at、腫瘍のどの部分の周囲をより多く切り取る必要があり、どの部分はその必要が無いかを評価するために形状shapeを使って判断を導くことが可能になるかもしれない」
Kilianはこの工学的に形作られた組織環境が研究者たちに癌幹細胞を発見し、培養するための新しい方法をもたらすだろうと思っている
癌幹細胞はこれまでの古典的な培養では非常にとらえどころがないelusiveもので、全細胞の1パーセント未満でしかなかったという
Kilianはさらに、この工学的な腫瘍環境は癌を転移させる細胞の発見と理解についての基礎科学を越え、個別化医療personalized medicineにおける治療にも応用できると考えている
「患者の腫瘍を培養皿で工学的に操作し、薬剤を試してみるtest outための特定の腫瘍モデルを患者自身の腫瘍の細胞を使って作れるかもしれない
患者の細胞を採取して数日以内に小さな腫瘍microtumorを手に入れて、利用可能なあらゆる薬をスクリーニングできれば、腫瘍学者は腫瘍細胞に加えて見つけにくいelusive癌幹細胞を両方とも標的とするテーラーメイドな治療を処方できるようになるだろう」
"There's a lot more work to be done,
but we're very excited about how a very simple materials property of a growing tumor might be a culprit of the disease spreading.
We think it opens up a new avenue of investigation for
drug development, guiding surgery, and understanding progression and spreading of cancer,"
Kilian said.
「癌は非常に複雑であるため、その実際の状況に置くことが鍵となる
もし微小環境がそのような癌を転移させる細胞活性化の状況をもたらすのなら、それこそが理解するために重要である」
http://dx.doi.org/10.1038/nmat4610
Interfacial geometry dictates cancer cell tumorigenicity.
界面の幾何学的構造は癌細胞の造腫瘍性を決定する
腫瘍組織の不均質な構造の中には捉えどころがない幹細胞のような細胞の集団が存在し、再発と転移のどちらにも関与する (1, 2
今回我々は細胞外マトリックスを工学的に作成し、腫瘍組織の境界線perimeterの幾何学的geometricな特徴が幹細胞様の表現型を持つ細胞集団を刺激するprimeであろうことを示す
これらの細胞はin vitroで癌幹細胞の特徴を示し、加えて原発腫瘍の成長と肺への転移のネズミ科モデルにおける造腫瘍性tumorigenicityが促進されている
また、界面の幾何学的構造interfacial geometryは細胞の形状shapeを変化させmodulate、インテグリンα5β1を通じて細胞の接着を調整し、MAPKとSTAT活性、多分化能シグナル伝達の開始に影響することを我々は示す
複数のヒト癌細胞系統での我々の結果は、界面の幾何学構造が癌細胞の運命を調節する全体的generalなメカニズムの引き金を引くことを示唆する
成長する腫瘍が可溶性のシグナル伝達経路を勝手に用いるco-opt方法(3 と同様に、
我々の研究結果は癌がどのようにして幾何学構造geometryを利用exploitして腫瘍形成oncogenesisを調整するorchestrateのかを実証する
関連記事
https://www.sciencedaily.com/releases/2015/04/150420130555.htm
細胞外マトリックスの硬さと癌
ハイドロゲルで硬さを変化させると、硬くなるほどTWIST1はアンカーのG3BP2から離れて核へと移行した
G3BP2を欠損させると、細胞は浸潤して転移するようになった
ヒトの乳癌サンプルでは、G3BP2が少なく硬い腫瘍ほど予後が悪かった
コラーゲンのorganizationは予後を予測し、disorganized collagenであるほど予後は良い
関連記事
http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/3a1c961faaef3b083a1550767793e75f
アルギン酸ゲルを使用したモデルがその最も柔らかい状態の時、正常で良性の乳房上皮細胞はその中で通常通りふるまった
しかしアルギン酸ゲルが硬くなると上皮細胞は癌関連の遺伝子の発現を上方調節し始め、細胞増殖と浸潤を引き起こすPI3K経路の活性が増大した
関連記事
https://www.sciencedaily.com/releases/2014/12/141217131441.htm
組織の硬さと卵巣癌の悪性化
過去の研究によれば、卵巣癌はやわらかい組織上で、より悪性化する
それは例えば腸に沿って存在する脂肪組織であり、それはこの環境が持つ機械的性質による
これは「硬い組織を好む」と思われる他の悪性癌で見られる性質とは異なる
新しい研究によると、SNAILが過剰発現するとEMTにより周囲の組織の構造/力学mechanicsとは独立して行動できるようになる
[MCF-7/Luminalタイプ]
SNAIL発現→EMT/上皮間葉転換→細胞骨格の遺伝子発現が変化してやわらかくなる→転移↑
ただし着いた先では逆にMETをする必要がある
なぜなら、二次腫瘍を形成できるほど頑丈sturdyではないからである
April 28, 2016
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160428132608.htm
（Illinois researchers found that the shape of a tumor may play a role in how cancer cells become primed to spread.
From left: materials science and engineering professor Kristopher Kilian, graduate student Junmin Lee and veterinary medicine professor Timothy Fan.
Credit: Photo by L. Brian Stauffer）
癌の腫瘍ではほんのわずかな細胞だけが離脱して体内の他の場所へ転移するが、この腫瘍の種をまくseeding細胞が活性化される際に腫瘍の端edgeの湾曲した部分curveが大きな役割を果たすかもしれないことがイリノイ大学の新たな研究によって明らかになった
様々な輪郭shapeと図形patternの組織環境を工学的に作成して研究したところ、皮膚癌細胞の培養を湾曲curvedさせるほど、幹細胞の性質を示す癌細胞がその端edgeに増加した
幹細胞的な性質は他の組織に転移するための鍵となる要素である
この研究結果は潜在的に我々の癌細胞への理解を深める可能性があり、さらには個別化されたpersonalized治療計画の開発にも役立つかもしれない
材料科学materials science工学engineeringの教授であるKristopher Kilianと獣医学の教授Timothy Fanを中心とする科学者たちによる今回の研究結果はNature Materials誌で発表された
「癌の最も危険な部分は転移である」
Kilianは言う
「癌幹細胞cancer stem cellと呼ばれる細胞は、血流を通じて他の組織へと移動して新たな腫瘍を形成することができるという致命的な性質を獲得する
そのような細胞を見つけて研究するための方法が必要だが、もっと重要なことはそれらを標的にする薬剤の開発である
なぜなら腫瘍の大部分を標的とする化学療法薬に対して癌幹細胞は抵抗するからであり、それにより再発が生じて癌は元通りになる」
Kilianのグループは組織工学が専門であり、より正確に癌のプロセスを培養皿上で研究するための腫瘍モデルを作成している
今回の研究で彼らは様々な2次元と3次元の環境で異なる輪郭と図形を持つ皮膚癌コロニーを培養し、腫瘍の形状が癌幹細胞の活性化に寄与するかどうか、そして腫瘍のどの場所に癌幹細胞が現れるかを調査した
研究の結果、癌幹細胞は工学的な腫瘍環境の『端edge』に沿って最も多く現れ、特に曲がった部分の角cornerと凸状の曲線convex curveに見られた
「これには本当に驚かされた」
Kilianは言う
「通常の幹細胞は柔らかくてsoftぐにゃっとしたsquishy内部の位置を好む
それで癌についても誰もが癌幹細胞は腫瘍の中心に存在するのだと憶測してきたassume
しかし、腫瘍が柔らかい組織に接触する箇所にできるような幾何学的な制約geometric constraintsが作る境界線perimeterがこれらの癌幹細胞を活性化するように思われることを我々は発見した」
研究者たちは腫瘍が転移する能力を確認するために、工学的に作成した環境で遺伝学的分析のような試験を数多く実施した
彼らは皮膚癌だけでなくヒトの子宮頸癌、肺癌、前立腺癌などの細胞系統でも試験を行い、形作られたpatterned腫瘍環境に対してそれらが同様に反応することを発見した
次にKilianのグループは獣医学のTimothy Fanのグループとチームを組んで、生きているマウスで皮膚癌の癌幹細胞を使った試験を行い、形作られた環境から得られた癌幹細胞は古典的な平たい培養皿から得られた癌幹細胞よりもずっと腫瘍を形成しやすいことを明らかにした
Kilianは言う
「これらの幹細胞的な性質を工学的に持たせた細胞を与えられたマウスではずっと多くの腫瘍が成長することを我々は発見した
そして肺への転移の発生率も高かったのである
実際の腫瘍でも同様にこのような種類の形状が生じる領域が細胞を活性化する可能性があり、その細胞が逃げ出してさらに多くの腫瘍を形成する
これにより外科医は成長する腫瘍の境界線/外辺部perimeterに注意を向けてlook at、腫瘍のどの部分の周囲をより多く切り取る必要があり、どの部分はその必要が無いかを評価するために形状shapeを使って判断を導くことが可能になるかもしれない」
Kilianはこの工学的に形作られた組織環境が研究者たちに癌幹細胞を発見し、培養するための新しい方法をもたらすだろうと思っている
癌幹細胞はこれまでの古典的な培養では非常にとらえどころがないelusiveもので、全細胞の1パーセント未満でしかなかったという
Kilianはさらに、この工学的な腫瘍環境は癌を転移させる細胞の発見と理解についての基礎科学を越え、個別化医療personalized medicineにおける治療にも応用できると考えている
「患者の腫瘍を培養皿で工学的に操作し、薬剤を試してみるtest outための特定の腫瘍モデルを患者自身の腫瘍の細胞を使って作れるかもしれない
患者の細胞を採取して数日以内に小さな腫瘍microtumorを手に入れて、利用可能なあらゆる薬をスクリーニングできれば、腫瘍学者は腫瘍細胞に加えて見つけにくいelusive癌幹細胞を両方とも標的とするテーラーメイドな治療を処方できるようになるだろう」
"There's a lot more work to be done,
but we're very excited about how a very simple materials property of a growing tumor might be a culprit of the disease spreading.
We think it opens up a new avenue of investigation for
drug development, guiding surgery, and understanding progression and spreading of cancer,"
Kilian said.
「癌は非常に複雑であるため、その実際の状況に置くことが鍵となる
もし微小環境がそのような癌を転移させる細胞活性化の状況をもたらすのなら、それこそが理解するために重要である」
http://dx.doi.org/10.1038/nmat4610
Interfacial geometry dictates cancer cell tumorigenicity.
界面の幾何学的構造は癌細胞の造腫瘍性を決定する
腫瘍組織の不均質な構造の中には捉えどころがない幹細胞のような細胞の集団が存在し、再発と転移のどちらにも関与する (1, 2
今回我々は細胞外マトリックスを工学的に作成し、腫瘍組織の境界線perimeterの幾何学的geometricな特徴が幹細胞様の表現型を持つ細胞集団を刺激するprimeであろうことを示す
これらの細胞はin vitroで癌幹細胞の特徴を示し、加えて原発腫瘍の成長と肺への転移のネズミ科モデルにおける造腫瘍性tumorigenicityが促進されている
また、界面の幾何学的構造interfacial geometryは細胞の形状shapeを変化させmodulate、インテグリンα5β1を通じて細胞の接着を調整し、MAPKとSTAT活性、多分化能シグナル伝達の開始に影響することを我々は示す
複数のヒト癌細胞系統での我々の結果は、界面の幾何学構造が癌細胞の運命を調節する全体的generalなメカニズムの引き金を引くことを示唆する
成長する腫瘍が可溶性のシグナル伝達経路を勝手に用いるco-opt方法(3 と同様に、
我々の研究結果は癌がどのようにして幾何学構造geometryを利用exploitして腫瘍形成oncogenesisを調整するorchestrateのかを実証する
関連記事
https://www.sciencedaily.com/releases/2015/04/150420130555.htm
細胞外マトリックスの硬さと癌
ハイドロゲルで硬さを変化させると、硬くなるほどTWIST1はアンカーのG3BP2から離れて核へと移行した
G3BP2を欠損させると、細胞は浸潤して転移するようになった
ヒトの乳癌サンプルでは、G3BP2が少なく硬い腫瘍ほど予後が悪かった
コラーゲンのorganizationは予後を予測し、disorganized collagenであるほど予後は良い
関連記事
http://blog.goo.ne.jp/news-t/e/3a1c961faaef3b083a1550767793e75f
アルギン酸ゲルを使用したモデルがその最も柔らかい状態の時、正常で良性の乳房上皮細胞はその中で通常通りふるまった
しかしアルギン酸ゲルが硬くなると上皮細胞は癌関連の遺伝子の発現を上方調節し始め、細胞増殖と浸潤を引き起こすPI3K経路の活性が増大した
関連記事
https://www.sciencedaily.com/releases/2014/12/141217131441.htm
組織の硬さと卵巣癌の悪性化
過去の研究によれば、卵巣癌はやわらかい組織上で、より悪性化する
それは例えば腸に沿って存在する脂肪組織であり、それはこの環境が持つ機械的性質による
これは「硬い組織を好む」と思われる他の悪性癌で見られる性質とは異なる
新しい研究によると、SNAILが過剰発現するとEMTにより周囲の組織の構造/力学mechanicsとは独立して行動できるようになる
[MCF-7/Luminalタイプ]
SNAIL発現→EMT/上皮間葉転換→細胞骨格の遺伝子発現が変化してやわらかくなる→転移↑
ただし着いた先では逆にMETをする必要がある
なぜなら、二次腫瘍を形成できるほど頑丈sturdyではないからである
DNAダメージ（PARP-1,ATM）→NF-κB→CCL2→浸潤↑,老化↓
