好像患有糖尿病的人没有足够的健康问题,这是另一个:转移性癌症的风险增加。新的康奈尔研究表明,这种健康双重鞭子的可能解释。
“癌症和糖尿病是发达国家最严重的两大健康问题,两者之间存在联系,”他说明明吴,生物与环境工程教授。“对于癌症来说,一半的故事仍然是遗传学。这是最近我们意识到我们错过了另外一半,这是微环境。“
吴的研究结果发表在胶原基质糖基化促进乳腺肿瘤细胞侵袭,“5月1日在调查生物学中发表。Minglin Ma.,生物环保工程助理教授,拉里·博纳卡斯,Daljit S.和Elaine Sarkaria Biomemical Engineering教授,以及Albert爱因斯坦医学院的癌症生物学家Jeffrey Segall是共同作者。
为了使癌症转移,功能失常的细胞必须通过矿物质、碳水化合物、水和结缔组织的浆液进入血液,然后通过血液到达身体的不同部位。这种浆液被称为细胞外基质(ECM),是一种复杂而动态的环境。它的主要成分是胶原蛋白,这是一种支持细胞结构完整性的蛋白质。
胶原纤维是由纳米大小的纤维组成的,被称为原纤维。这些原纤维结合起来形成不同长度和厚度的纤维。康奈尔大学的研究人员称,在糖尿病患者中,升高的血糖水平会影响胶原纤维的结构,从而促进癌细胞在全身的运动。
通过称为糖化的化学过程,糖分子键与蛋白质没有酶。糖化迫使原纤维交联并形成紧凑型胶原纤维。如此,根据吴和她的团队,加强和改变纤维并在胶原蛋白之间产生更大的孔径,打开细胞迁移的途径。
“交联使更多的原纤维聚集在一起,形成更强的纤维,”吴说。“这种网状结构为癌细胞提供了一种容易的癌细胞,以遵守和导航。”
吴将结构与操场绳索登山者进行了比较。如果绳索下垂,但绳索绷紧时,越来越嘲笑,运动更容易。它类似于癌细胞。
“糖尿病患者具有较高的血糖水平,导致糖化和改变组织中胶原蛋白的结构,”生物工程和领导作者的研究生年轻Joon Suh'17说。“如果他们碰巧有癌症,我们认为这种糖化过程促进了转移率。”
在他们的研究中使用乳腺癌细胞,科学家在改变不同的糖化浓度和使用软件以跟踪细胞的轨迹,因为它们移动通过三维空间。研究人员发现细胞在高度糖化环境中移动得比在非糖化的环境中更远。
该研究始于由SUH领导的本科研究项目,其学术目标包括医学院。他联系了吴关于本科生的研究机会;他们决定探索糖尿病和癌症之间的联系。吴某分配拨款来帮助他开始。
后来他们申请了国家卫生研究院的批准,该研究所是Suh作为研究生的研究,以及康奈克纳米级科学和技术设施的支持。
吴说:“拥有本科的项目是真正令人兴奋的是,吴说。“生物工程需要整合生物材料专业知识,细胞生物学研究和工程观点。在康奈尔拥有所有这些元素有助于促进新的方式来思考复杂问题。“