Статья группы «Биоминералогические признаки микрокальцификации молочной железы», опубликована в журнале Science Advances.
Отложение полезных минералов — это тонко организованный процесс, который проявляется в формировании костей и зубов. Однако иногда минеральные отложения образуются в местах, которым они не принадлежат, таких как почки, то есть камни в почках, и ткани молочной железы. В контексте рака молочной железы микрокальцинации являются важным инструментом скрининга, поскольку на маммограммах они выглядят как яркие белые пятна и в некоторых случаях указывают на наличие рака молочной железы.
«Обычно после первичной маммографии микрокальцификации в значительной степени игнорируются, — сказала соавтор исследования Лара Эстрофф, профессор материаловедения и инженерии в Корнельском инженерном университете. — Взяв хорошо зарекомендовавшие себя методы определения характеристик с высоким разрешением из материаловедения и соединив их с пониманием биоминерализации и того, как организмы могут контролировать отложение минералов, мы получили уникальное представление о патологическом минерале, который может иметь важные последствия для заболевания».
Группа Эстроффа специализируется на биоминерализации, то есть на том, как биологические организмы контролируют рост кристаллов в своих тканях. Изучение метастатического распространения рака молочной железы в кости привело к исследованию «причудливого» явления, при котором минерал, похожий на кость, появлялся в местах первичной опухоли, и оттуда сотрудники заинтересовались тем, как эти микрокальцификации могут захватывать элементы тканевого микроокружения, где они образуются, почти как снимок. Микроокружение, также известное как органическая матрица, может, в свою очередь, влиять на состав, морфологию и механические свойства минерала.
«У минералов другие правила, чем у биологии, — сказал Кунитаке. — Минералы, образующиеся при раке молочной железы, могут улавливать химическую информацию, отражающую среду их образования, и это потенциально может иметь клиническую ценность и актуальность».
Фишбах связал Эстроффа и Кунитаке с исследователями из Мемориального онкологического центра Слоан Кеттеринг, которые предоставили образцы тканей, содержащие микрокальцинаты, от 40. Затем Кунитаке начал трудный, многолетний процесс, пытаясь точно понять, на что они смотрели.
Она обратилась к доктору Даниэлю Судиловскому, который тогда работал в медицинском центре Каюга, который помог охарактеризовать патологию каждого типа микрокальцификации, который они обнаружили. Вместо того, чтобы измельчать и гомогенизировать образцы тканей, как это делалось в других исследованиях, исследователи стремились получить трехмерные карты химического состава минерала и органической матрицы с высоким разрешением, чтобы они не изменяли структуру ткани. Поэтому они сотрудничали с Адмиром Масиком из Массачусетского технологического института, соавтором статьи, который использовал метод колебательной спектроскопии, называемый рамановской микроскопией, который может обнаруживать отчетливые колебательные сигнатуры органической и неорганической химии биологической молекулы, а также отображать, где эти сигнатуры встречаются.
Затем Кунитаке приступил к интеграции и анализу всех данных, используя методы, которые были вдохновлены исследованиями omics в области биохимии и генетики.
Среди ключевых результатов исследователей: микрокальцификации, связанные с раком, объединяются в физиологически значимые группы, которые отражают тип ткани и местную злокачественность; карбонат минералов демонстрирует значительное разнообразие внутри опухоли; микроэлементы, в том числе цинк, железо и алюминий, повышаются при злокачественных кальцификациях; и соотношение липидов и белков в уровень микрокальцификации ниже у пациентов с плохим прогнозом.
Исследователи надеются, что результаты могут также осветить кальцификацию при других типах рака, таких как рак щитовидной железы и яичников.
Теперь команда планирует изучить более широкий спектр характеристик заболевания, а также применить свой подход к другим патологическим заболеваниям с минерализацией, таким как кальцинозное заболевание аортального клапана, при котором минерал образуется в сердечном клапане.