COVID-19パンデミック時の私たちの多くとは異なり、生物細胞は外界から隔離されていません。 化学的変化、細胞間活性、およびその他の微小環境要因は、細胞の生存に影響を与えます。 細胞と環境の関係は、バージニア工科大学の科学者のチームが現在研究している癌の発生にも当てはまります。

国立衛生研究所（NIH）から1.4万ドルの助成金を受け取った後、複数の分野の研究者が自然環境内の腫瘍の発達を調査するための研究を開始しています。

NIHによる重要な支援により、この研究は、癌の進化の謎を解明し、さらに効果的な癌治療を確立するための鍵となる情報を提供する可能性があります。

「この研究プロジェクトは、細胞がゲノムをXNUMX倍にした後の細胞の初期進化に焦点を当てています。 多くの癌細胞は、進化の過程でこのゲノムが倍増すると考えられています」と、理学部生物科学科のダニエラ・シミニ教授は述べています。 「癌細胞がゲノムをXNUMX倍にしてから腫瘍が増殖するまでの間に何が起こるかはわかりません。」

四倍体化と呼ばれる不自然なゲノム倍加は、異数性または異常な染色体数への中間段階であると考えられています。 通常の46の染色体の代わりに、細胞は少なくともXNUMXつ少ないまたはXNUMXつ多い染色体を特徴とします。 癌細胞はほとんどの場合、複数の染色体の特徴を示します。

四倍体は、異常な染色体数を伴うだけでなく、細胞の中心体（細胞分裂に不可欠な細胞内複合体）をXNUMX倍にします。 これらの余分な中心体は、癌の発生において極めて重要な役割を果たす可能性がありますが、生体外の標準的な細胞培養条件でも消失することがわかりました。 Ciminiの研究グループは、これを以前の研究で文書化しました。

「ペトリ皿とは対照的に、生体内の他の要因が余分な中心体の挙動を変化させて腫瘍の発生を促進する可能性があります」と、Fralin Life SciencesInstituteのBIOTRANSプログラムの共同ディレクターでもあるCiminiは述べています。

彼女のチームの現在の研究は、腫瘍の微小環境を研究しながら、消失する中心体の謎を解くことを目的としています。

「腫瘍組織を生態系と考えてください。 癌細胞は実際にはそれ自体では存在しませんが、この生態系の文脈で存在します」と工学部の医用生体工学および力学学部のスコット・バーブリッジ教授は述べています。 「悪性癌の発症は、腫瘍細胞が非常にストレスの多い組織環境に適応することを特徴としています。 腫瘍細胞がinvivoのようになるダイナミクスを理解すれば、癌細胞を標的とする弱点や方法を特定できるかもしれないという希望があります。」

このプロジェクトでは、マウスモデルとVerbridgeの腫瘍工学を使用して、組織内の酸素レベルや細胞が成長する表面の剛性（基質と呼ばれる）などの特定の微小環境要因によって染色体と中心体の数がどのように変化するかに焦点を当てます。

研究にとって重要なのは、数学的モデリングが実験プロセスを強化し、中心体と染色体に関する複雑で動的なデータを管理することです。

「したがって、in vivoで行う必要のある実験の特定の部分があり、それは非常に困難です」と、理学部の生物科学科の教授であり、FralinLifeの関連教員であるJingChenは述べています。科学研究所。 「モデルがある場合は、モデルを使用して何が起こっているかをシミュレートし、少量のデータを使用してモデルを調整し、実際に起こっていることを実際に模倣していることを確認できます。」

数学的モデリングの専門家であるChenは、XNUMX倍体中心体に焦点を当てた先行研究でCiminiと協力しました。 インビボ研究により、数学的モデリングにより、研究者は自然環境でテスト可能な新しい仮説を立てることができます。

「このモデルは、特定の結果が得られる可能性が最も高い理由を示しています」とCimini氏は述べています。 「次に、モデルによって提案された理由が正しいかどうかをテストするための実験を設計できます。 このモデルは、盲目的になる代わりに、どの実験が意味のある情報を生み出す可能性が最も高いかを優先するのに役立ち、それによって実験の時間とエネルギーを節約します。」

科学者や医療専門家が腫瘍の進行に何が重要かを知っていれば、癌細胞を殺すだけでなく、将来の癌治療の対象となる弱点を知っているかもしれません。

従来の癌治療は、成功することもありますが、健康な細胞に損傷を与え、残りのより致命的な癌細胞に影響を与えない毒性のある薬を使用します。

「卵巣癌細胞については、あなたはいくつかを殺し、他は毒性を回避するための戦略を開発します」と、プロジェクトの共同研究者であり、農業生命科学部の人間栄養学部の教授であるエヴァ・シュメルツは言いました。フラリンライフサイエンスインスティテュートの関連教員。 「XNUMXつには、多くの副作用がありますが、それほど成功していません。 それらを早期に治療するための戦略を開発する方がはるかに良いでしょう。」

微小環境に重点を置いて、この研究は、細胞が悪性状態に達する前に癌の進化を弱体化させる弱点に光を当てることができます。

潜在的な治療法をテストするには将来の研究が必要ですが、その結果によっては、プロジェクトは癌治療の新しい標的を明らかにする可能性があります。

NIHの助成金を受け取ることは、Ciminiと彼女のチームが予備データを収集し、フレームワークを確立するための数年間の作業によって可能になりました。 これは、理学部やICTAS工学保健センターからの助成金を含む小規模なシード助成金のおかげで可能になりました。

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–タイラーハリス脚本の作品