美国每年有近 270，000 人被诊断出患有乳腺癌。

根据Susan G. Komen基金会的数据，这些人中约有70%-80%患有雌激素受体阳性(ER +)乳腺癌，其中癌细胞需要雌激素才能生长。在治疗方面，激素受体的存在为靶向肿瘤提供了一个很好的把柄，比如通过敲除肿瘤细胞与雌激素结合的能力并阻止剩余乳腺癌细胞生长的疗法。

然而，即使治疗成功，平均而言，当身体远处部位(如骨髓)的休眠肿瘤细胞在初始治疗后 20 年至 <> 多年重新激活时，五分之一的 ER+ 乳腺癌患者会出现晚期复发。

特拉华大学的研究人员正在推进工具，以更好地了解这种情况是如何发生的。

在8月3日星期三发表在《科学进展》上的一篇新论文中，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<>D模型系统，用于了解骨髓细胞和休眠乳腺癌细胞之间的细胞间相互作用。

“我们试图解决的大问题是需要改进人类疾病模型，”Kloxin，Thomas和Kipp Gutshall 化学和生物分子工程开发教授说。“在这种情况下，我们谈论的是乳腺癌，特别是在远离原始肿瘤的部位发生的晚期复发，这可能很难在时间范围内检测到，这对于治疗患者很有用，在癌症从这些部位进一步生长和扩散发生之前。

“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，以防止晚期发生。

小区间通信

Kloxin解释说，文献和她自己的研究中的信息支持，在体内传播肿瘤细胞的微环境可以影响乳腺癌细胞最初是死亡，休眠还是休眠然后醒来。

Kloxin Group的博士后研究员，该论文的主要作者Lina Pradhan在动物模型中观察到，播散的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的休眠中发挥作用。

“我们在体内骨线区域附近观察到休眠乳腺癌细胞，这让我更多地思考单个细胞间接相互作用对促进休眠的重要性，”Pradhan说。

为了探索这种机制，研究人员开发了一种三维系统，允许他们将骨细胞和肿瘤细胞放入两个独立的腔室中，由膜隔开，只允许分泌的蛋白质在它们之间通过。这些细胞没有相互接触或争夺空间——当两种细胞类型在二维系统中一起培养时，经常会出现真正的挑战。

独特的3D系统使研究人员能够观察乳腺癌细胞和骨细胞之间交换的小蛋白质，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质。一些乳腺癌细胞死亡。然而，更重要的是，很大一部分乳腺癌细胞进入生存模式，并开始通过称为自噬的过程回收乳腺癌细胞中的物质，这使得肿瘤细胞持续存在而不生长。

在三维柔软的环境(水凝胶)中研究细胞，与细胞在体内经历的组织非常相似似乎是关键。

“我们认为细胞经历这些不同分泌蛋白的背景可能对细胞反应很重要，除了细胞本身固有的因素，就这些炎症环境是否促进死亡或休眠的临界点而言，”Kloxin说。

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，以早期检测这些次要位置复发。在他们的3D模型系统中将乳腺癌细胞与骨细胞分离，使研究小组能够观察乳腺癌细胞的醒来，并开始考虑阻止它们醒来并导致癌症复发的方法。

研究团队通过大学经济创新和伙伴关系办公室(OEIP)的临时专利保护了模型系统。Kloxin说，她希望该团队的模型系统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再激活行为。

Kloxin亲身体验到亲人经历癌症复发是多么困难。她的母亲海伦·莫里斯(Helen Morris)于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，并在 17 年内保持无癌症状态，直到她在 2020 年经历了晚期复发。Kloxin也是乳腺癌幸存者。

由于该模型的合成基质是稳健且可重复的，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可以成为一小块，有助于寻找长期癌症复发的解决方案，”Kloxin说。

Kloxin实验室的未来工作可能包括在患者来源的细胞研究方面的合作伙伴关系，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，以翻译该团队的乳腺癌和伤口愈合技术的3D培养模型等。