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# 生物学 # 細胞生物学

細胞の密集が癌の進行に与える影響

研究が、混雑した細胞ががんの挙動や侵襲性にどのように影響するかを明らかにした。

Inhee Chung, X. Bu, N. Ashby, T. Vitali, S. Lee, A. Gottumukkala, K. Yoon, S. Tabbara, P. Latham, C. Teal

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混雑した細胞と癌 混雑した細胞と癌 細胞の混雑が癌細胞の侵襲性を引き起こす。
目次

細胞の混雑は私たちの体の中でよくある状況で、特に細胞が密集する組織で見られる。これは、傷の治癒や癌のような領域で重要なんだ。細胞が混雑しているときにどう反応するかを理解することで、特に癌が進行する仕組みについてもっと知ることができる。

メカノトランスダクションとは?

メカノトランスダクションは、細胞が周囲の物理的な力を感じ取って反応するプロセスだ。このプロセスによって、細胞は機械的な信号を生物学的なアクションに変えることができる。例えば、細胞が混雑のせいで押されたり引かれたりすると、行動を変えることができるんだ。

細胞の混雑の役割

科学者たちは細胞の行動に影響を与えるさまざまな要因を研究してきたけど、細胞の混雑の影響はあまり探求されていない。研究によれば、細胞が混雑しているとき、傷をより効果的に治癒することができるらしい。組織が成長したり、自分を修復したり、病気の状態に変わるときに混雑が起こる。だから、細胞が周囲の狭いスペースを理解して適応することが重要なんだ。

研究の概要

この研究では、細胞の混雑が癌細胞の浸潤性にどのように影響するかを調べたよ。特に2種類の乳房組織細胞に注目した:良性の状態である異型導管過形成(ADH)と、非浸潤性癌の一形態である導管内癌(DCIS)。混雑した条件がこれらの細胞の行動や周囲の組織を侵襲する能力にどう影響するかを探ったんだ。

傷の治癒と癌の進行

傷の治癒は、細胞が増殖して傷を閉じるために移動する重要なプロセスだ。同じように、癌細胞も近くの組織を侵襲して成長し、広がることができる。どちらのシナリオでも、細胞の密度がこれらの機能をどれだけ効果的に行うかに大きな影響を与えるんだ。

なぜADHとDCISを研究するのか?

ADHは癌につながる可能性がある初期段階の状態で、DCISは非浸潤性癌の段階なんだ。どちらの状態も混雑が起こる可能性があるから、細胞の密度が癌の行動に与える影響を研究するのに適している。ADHは浸潤性癌に進展するリスクが高いけど、DCISは浸潤性乳癌の前駆体なんだ。ただ、DCISが浸潤状態に移行するメカニズムはまだ不明なんだよね。

実験

これらの影響を研究するために、異なる組織の変化段階を表す乳房細胞株を使った。目標は、混雑が細胞の行動や浸潤性にどう影響するかを調べることだった。特に高悪性度のDCISを見て、ADHや他の攻撃性の低い癌と比較したんだ。

イオンチャネルの役割

混雑に対する細胞の反応に重要な役割を果たすのがTRPV4というイオンチャネルだ。イオンチャネルは、カルシウムなどのイオンの移動を細胞内外で調整するタンパク質だ。TRPV4はさまざまな機械的変化に敏感で、混雑した条件に反応するために不可欠なんだ。

浸潤促進メカニズム

私たちの研究結果は、細胞が混雑していると、TRPV4が抑制されて細胞内のカルシウムレベルが低下することを示唆している。このカルシウムレベルの低下が細胞の体積を減少させ、浸潤性を高めるんだ。細胞の体積の変化とTRPV4の細胞表面への移動は、細胞がどれだけ攻撃的になるかに密接に関連していることがわかった。

主な結果

  1. 混雑が浸潤性を高める:高悪性度DCIS細胞は、混雑した条件で周囲の組織を侵襲する能力が大幅に向上した。
  2. 細胞体積の減少:混雑した条件下で、高悪性度DCIS細胞は細胞体積を大幅に減少させ、それが浸潤性の向上に関連していた。
  3. TRPV4の抑制:細胞の混雑がその活性を抑制することで、細胞表面にTRPV4が増加した。

癌治療への影響

細胞の混雑が癌の行動にどう影響するかを理解することは、新しい治療戦略につながるかもしれない。もし、癌細胞が混雑した環境で繁栄できる経路を特定できれば、その広がりを遅らせたり、予防したりできるかもしれない。

結論

この研究は、癌の進行における細胞の混雑の重要性を強調している。細胞が狭いスペースにいるときにどう反応するかを研究することで、癌の浸潤性につながるプロセスについて貴重な洞察を得ることができる。特にTRPV4のようなイオンチャネルの役割は、癌研究や治療の開発において新しい道を切り開く可能性がある。さらなる研究が、このメカニズムをターゲットにした戦略につながり、高悪性度DCISや他の癌の患者の予後を改善するかもしれない。

オリジナルソース

タイトル: Cell crowding induces TRPV4 inhibition and its relocation to plasma membranes, implicating pro-invasive cell volume reduction mechanotransduction pathway

概要: Cell crowding is a common microenvironmental factor that affects various disease processes, but its impact on cell invasiveness into surrounding tissues is not well understood. This study investigates the biomechanical changes induced by cell crowding, focusing on pro-invasive cell volume reduction in ductal carcinoma in situ (DCIS) cells. DCIS is a non-invasive form of breast cancer characterized by abnormal cell growth confined within the breast duct. While DCIS can undergo invasive transition, it is unclear which DCIS cells are predisposed to this transition. We discovered that cell crowding enhanced the invasiveness of high-grade DCIS cells, which experienced significant cell volume reduction compared to hyperplasia-mimicking or normal cells. Mass spectrometry analyses revealed that cell crowding relocated ion channels, including TRPV4, a calcium-permeant ion channel, to the plasma membrane selectively in high-grade DCIS cells but not in less aggressive or normal cells. Cell crowding inhibited TRPV4 activity in high-grade DCIS cells, decreasing intracellular calcium levels and reducing cell volume. This inhibition also triggered the relocation of TRPV4 to the plasma membrane, effectively priming the inactive channel for activation and mitigating the calcium loss caused by crowding-induced inhibition. Analyses of patient-derived breast cancer tissues validated that TRPV4 is selectively associated with the plasma membrane in high-grade DCIS but not in lower-grade DCIS or less aggressive pathologies. The extent of plasma membrane TRPV4 association scaled with cell volume reduction and increased cell invasiveness and motility, suggesting its utility as an active pro-invasive mechanotransduction pathway indicator. Additionally, hyperosmotic conditions and pharmacologic TRPV4 inhibition mimicked the pro-invasive volume reduction observed under cell crowding, while TRPV4 activation reversed this effect by inducing cell volume increase. Silencing the TRPV4 gene via shRNA diminished the mechanotransduction capability of high-grade DCIS cells, as demonstrated by reduced intracellular calcium depletion, attenuated cell volume reduction, and decreased motility. In summary, this study uncovers a previously unrecognized pro-invasive mechanotransduction pathway initiated by cell crowding, which is specific to high-grade DCIS cells, revealing a potential biomarker for identifying DCIS patients at high risk of invasive transition.

著者: Inhee Chung, X. Bu, N. Ashby, T. Vitali, S. Lee, A. Gottumukkala, K. Yoon, S. Tabbara, P. Latham, C. Teal

最終更新: 2024-12-03 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.05.602223

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.05.602223.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

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