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環境化学物質と乳がんリスク

新しい研究で、環境化学物質が乳房細胞の変化と関係があることがわかったよ。

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乳がんリスクに関連する化学乳がんリスクに関連する化学物質いを変える可能性があるって。研究によると、化学物質が乳房細胞の振る舞
目次

乳がんは、女性にとって重要な健康問題で、全世界で最も一般的な癌の一つなんだ。50歳未満の女性は、生涯にわたってこの病気で亡くなる確率が2.6%あるんだって。アメリカでは、乳がんにかかるリスクは約12%だよ。残念ながら、トリプルネガティブ乳がん(TNBC)という特定のタイプは特に攻撃的で、死亡率が高いんだ。TNBCは、他の乳がんタイプが持っているかもしれない特定のホルモン受容体を持っていないから、治療が難しいんだ。

人種によって乳がんの罹患率にも顕著な違いがあるよ。アフリカ系アメリカ人の女性は、トリプルネガティブ乳がんを発症しやすくて、他の人種の女性と比べて乳がんによる死亡率も高いんだ。いくつかの遺伝的要因が攻撃的な乳がんのリスクを高めることがあるけど、それはケースの約5-10%にしか影響しないんだ。だから、変えたり制御したりできる他のリスク要因を見つけることが重要なんだ。

環境要因と乳がんリスク

最近の研究では、特定の環境化学物質にさらされることで乳がんのリスクが高まる可能性があることが示唆されているよ。これらの化学物質には、カドミウムや鉛といった金属や農薬に含まれる物質があるんだ。これらの化学物質が健康にどのように影響するかを特定すること、特に人々が通常遭遇するレベルでの影響を理解することが、リスク要因を理解するために重要なんだ。

国立健康栄養調査(NHANES)からの研究では、アメリカの女性によく見られるいくつかの化学物質が特定されていて、人種や民族グループによって曝露レベルに違いがあったよ。たとえば、アフリカ系アメリカ人の女性は、特定の農薬の代謝物や重金属の平均レベルが高い傾向にあるんだ。これらの化学物質は、乳がんに関連する細胞活動の変化を引き起こす可能性があるんだ。

研究におけるセルペインティングの役割

セルペインティングは、異なる化学物質が細胞の外見や動作をどう変えるかを見るための方法なんだ。この技術は、特別な染料を使ってさまざまな細胞の部分や、異なる化学物質にさらされたときにそれらの部分がどう変わるかを特定するんだ。この研究では、科学者たちは35種類の異なる化学物質が特定の乳腺細胞に与える影響を調べるためにセルペインティングを使ったんだ。

細胞がどのように変わるかを見ることで、研究者たちはこれらの化学物質が病気にどのように寄与するかについて多くの情報を集めることができるんだ。この分野のほとんどの研究は、細胞の一つか二つの特徴に焦点を当てていて、多くの貴重なデータを見逃しているんだ。セルペインティングを使うことで、化学物質が細胞に与える影響をより徹底的に調べることができるんだ。

実験方法と手続き

セルカルチャーと化学物質への曝露

この研究では、MCF10Aという非癌性の乳腺細胞株に焦点を当てたんだ。これらの細胞は、成長を助ける特別な条件で育てられたよ。研究者たちは、これらの細胞をさまざまな化学物質で処理して、どう反応するかを見たんだ。

曝露の前に、細胞を準備して沈殿させたんだ。化学物質は慎重に測定され、溶解されて細胞に適用されたよ。設定された時間、細胞を化学物質に曝露させた後、研究者たちは起こった変化を分析したんだ。

セルペインティングのプロセス

セルペインティング法では、特定の蛍光染料を使って細胞のさまざまな部分、例えばDNAや他の細胞成分を際立たせるんだ。細胞が化学物質で処理された後に染料が適用され、特別な機器を使って詳細な写真が撮影されたんだ。

撮影された画像は、化学物質が細胞の大きさ、形、他の特性にどのように影響したかを評価するために分析されたんだ。いくつかの品質チェックが行われ、使用された画像が明確で正確であることが確認されたよ。

データ分析

撮影プロセスから得られたデータは、統計ソフトウェアを使って検討されたんだ。研究者たちは、化学物質に曝露された後の細胞の特徴の有意な変化を探したよ。これは、処理された細胞の測定値と化学物質に曝露されていないコントロール細胞の測定値を比較することを含んでいたんだ。

さまざまな統計テストを使って、研究者たちはどの細胞の特徴が異なる濃度の化学物質に曝露されたときに有意に変化したかを特定したんだ。彼らは、化学物質への曝露が細胞の動作にどのように変化をもたらし、潜在的に癌のリスクに寄与するかを理解しようとしたんだ。

結果と発見

この研究では、さまざまな化学物質が乳腺細胞に与えた影響に興味深いパターンが見つかったよ。いくつかの化学物質は、一般の人々で見られる濃度に似た低濃度で細胞の構造や動作に顕著な変化を引き起こしたんだ。

形態計測フィンガープリンティング分析

研究者たちは、各化学物質が細胞に与えた影響を調べることで「フィンガープリンт」を作成したんだ。彼らは、細胞形態に対して類似の効果を示す化学物質のグループを特定したんだ。このことは、異なる化学物質が体内で似たように作用するかもしれないことを示すのに役立つんだ。

特定の化学物質群は、細胞の変化に対して類似のパターンを示していて、それらが癌リスクに寄与する可能性のある共通の方法があることを示しているんだ。この分析は、共通の曝露が類似の生物学的影響をもたらすかもしれない可能性を浮き彫りにしたんだ。

化学物質間の共通の特徴

分析はまた、特定の化学物質間の共通の特徴を強調したんだ。たとえば、p,p’-DDEという化学物質は、癌に関与する既知の経路活性化剤と似た影響を示し、環境曝露と癌の発生との間に可能性のあるリンクがあることを示唆したんだ。

この研究では、重金属や特定の小さな分子が細胞の構造に似た変化をもたらすことが分かったんだ。これが、これらの化学物質が細胞メカニズムとどのように相互作用するかに関する今後の研究に役立つかもしれないんだ。

人間の曝露レベルとの比較

この研究の重要な部分は、実験室で細胞に影響を与えた化学物質のレベルを、NHANESデータからの人間のサンプルと比較することだったんだ。テストされた一部の化学物質は、人間のバイオマーカーサンプルで見られる濃度と一致するレベルで影響を与えていて、これらの物質に曝露される人にとって潜在的なリスクを示しているんだ。

今後の研究への影響

この研究の結果は、さらなる調査のいくつかの道を開くんだ。日常的な曝露が乳がんリスクにどのように関連するかを理解することは、公衆衛生の推奨や政策の変更を導くのに役立つんだ。

より広範な研究の必要性

この研究は一種類の細胞と特定の時間枠に限定されていたんだ。今後の研究では、異なる細胞型をテストしたり、化学物質への曝露期間を延ばして、効果が時間とともに変わるかどうかを見てみることができるんだ。これにより、これらの化学物質が人間の健康に与える影響について、より包括的なイメージを構築できるんだ。

分子メカニズムの調査

今後の研究では、これらの化学物質が作用する具体的な分子メカニズムをさらに深く理解することもできるんだ。これにより、環境要因が癌リスクにどのように寄与するかについてのより良い洞察が得られ、潜在的な介入策を特定するのにも役立つかもしれないんだ。

多様な人口の重要性

曝露レベルの違いが観察された異なる集団に対して、今後の研究では多様な代表性を確保することが重要なんだ。これにより、遺伝やライフスタイルなどのさまざまな要因が、環境曝露とどのように相互作用して健康結果に影響を与えるかを理解できるんだ。

結論

この研究は、乳がんリスクを理解する上で環境要因を考慮することの重要性を強調しているんだ。セルペインティングの方法は、一般的な化学物質が乳腺細胞にどのように影響を与えるかを特定するのに有望で、病気の結果と関連づける可能性があるんだ。この研究は、乳がんリスクに寄与する要因の複雑な網を解きほぐすための一歩に過ぎなくて、この重要な分野での継続的な研究の必要性を浮き彫りにしているんだ。これらの化学物質が細胞ベースの環境でどのように作用するかに焦点を当てることで、科学者たちは癌の発生と予防におけるこれらの潜在的な役割をより良く理解できるようになるんだ。

オリジナルソース

タイトル: Applying Cell Painting in Non-Tumorigenic Breast Cells to Understand Impacts of Common Chemical Exposures

概要: There are a substantial number of chemicals to which individuals in the general population are exposed which have putative, but still poorly understood, links to breast cancer. Cell Painting is a high-content imaging-based in vitro assay that allows for rapid and unbiased measurements of the concentration-dependent effects of chemical exposures on cellular morphology. We optimized the Cell Painting assay and measured the effect of exposure to 16 human exposure relevant chemicals, along with 21 small molecules with known mechanisms of action, for 48 hours in non- tumorigenic mammary epithelial cells, the MCF10A cell line. Through unbiased imaging analyses using CellProfiler, we quantified 3042 morphological features across approximately 1.2 millio n cells. We used benchmark concentration modeling to quantify significance and dose-dependent directionality to identify morphological features conserved across chemicals and find features that differentiate the effects of toxicants from one another. Benchmark concentrations were compared to chemical exposure biomarker concentration measurements from the National Health and Nutrition Examination Survey to assess which chemicals induce morphological alterations at human-relevant concentrations. Morphometric fingerprint analysis revealed similar phenotypes between small molecules and prioritized NHANES-toxicants guiding further investigation. A comparison of feature fingerprints via hypergeometric analysis revealed significant feature overlaps between chemicals when stratified by compartment and stain. One such example was the similarities between a metabolite of the organochlorine pesticide DDT (p,p-DDE) and an activator of canonical Wnt signaling CHIR99201. As CHIR99201 is a known Wnt pathway activator and its role in -catenin translocation is well studied, we studied the translocation of -catenin following p-p DDE exposure in an orthogonal high-content imaging assay. Consistent with activation of Wnt signaling, low dose p,p-DDE (25nM) significantly enhances the nuclear translocation of -catenin. Overall, these findings highlight the ability of Cell Painting to enhance mode-of-action studies for toxicants which are common exposures in our environment but have previously been incompletely characterized with respect to breast cancer risk.

著者: Justin Colacino, A. Tapaswi, N. Cemalovic, K. M. Polemi, J. Z. Sexton

最終更新: 2024-05-03 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.30.591893

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.30.591893.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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