Mechanical properties of adipose tissue and its effect on breast cancer

脂肪组织的力学特性及其对乳腺癌的影响

基本信息

  • 批准号:
    10737165
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 53.1万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-12 至 2028-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY We recently discovered an unexpected and intriguing role for white adipose tissue (WAT) in breast cancer. Our past studies identified that the mechanical properties of WAT extracellular matrix (ECM) regulate tumor cell invasion, a key rate-limiting step of metastasis, and that these properties are altered in obesity, contributing to the increased prevalence and worse prognosis of breast cancer in obese patients. Now, recent preliminary data from our labs additionally suggest that adipocyte mechanical properties may be similarly important. However, how adipocyte mechanics change with obesity and which effect these changes have on ECM remodeling and tumor invasion remains largely unclear. Understanding these connections is important for several reasons: First, while the biochemical functions of WAT are widely known to contribute to the pathogenesis of breast cancer, the influence of WAT mechanical properties on breast cancer invasion is largely unexplored. Second, our preliminary data suggest that aberrant remodeling of WAT in obese individuals promotes breast cancer invasion due to adipocyte lipid loss, transdifferentiation into myofibroblasts, and consequential changes in ECM deposition all of which affect WAT mechanics. Last, our preliminary results also indicate that tumor-induced lipid loss may synergistically promote invasion by changing WAT mechanical properties and tumor cell metabolism. Elucidating how these parameters are interconnected will be critical to decrease breast cancer burden and requires computational methods to uncover how single-cell properties of adipocytes and tumor cells affect WAT mechanics and tumor cell invasion. Through three focused and complementary Specific Aims, the proposed work iteratively couples computational models of tumor cell invasion into WAT, materials characterization of adipocytes and ECM, engineered cell culture models, and transgenic mouse models that allow visualization and manipulation of WAT in the mammary gland. Furthermore, single cell and spatial RNA transcriptomics, coupled with advanced bioinformatics approaches and human specimens, will determine the associated molecular mechanisms and potential value to patient prognosis. In particular, we will (1) define WAT physical properties in the breast as a function of obesity and determine their effect on tumor invasion, (2) determine the synergistic effect of tumor-induced lipid loss on WAT physical properties and tumor cell metabolism, and (3) establish the molecular basis of tumor-induced lipid loss in lean versus obese adipocytes and determine their effect on WAT physical properties and tumor invasion. These studies will identify specific obesity-dependent changes in WAT mechanical properties and their associated molecular mechanisms that will help predict the risk of breast cancer invasion for a given patient based on histological analysis.
项目摘要 最近,我们在乳腺癌中发现了白脂肪组织(WAT)的意外且有趣的作用。我们的 过去的研究表明,WAT细胞外基质(ECM)的机械性能调节肿瘤细胞 入侵,这是转移的关键限制步骤,这些特性在肥胖症中发生了改变,有助于 肥胖患者乳腺癌的患病率增加和预后较差。现在,最近的初步数据 从我们的实验室进来,还表明脂肪细胞机械性能可能同样重要。然而, 脂肪细胞力学如何随肥胖而变化以及这些变化对ECM重塑和 肿瘤侵袭仍然在很大程度上不清楚。理解这些联系很重要,原因有几个:首先, 虽然WAT的生化功能广为人知会导致乳腺癌的发病机理,但 WAT机械性能对乳腺癌侵袭的影响在很大程度上没有探索。第二,我们的初步 数据表明,肥胖个体中WAT的异常重塑促进了由于 脂肪细胞脂质损失,转分解为肌纤维细胞以及ECM沉积的结果变化所有 影响水力学的。最后,我们的初步结果还表明肿瘤诱导的脂质损失可能 通过改变机械性能和肿瘤细胞代谢来协同促进侵袭。阐明 这些参数如何相互联系对于减轻乳腺癌负担至关重要,并且需要 发现脂肪细胞和肿瘤细胞的单细胞性质如何影响WAT的计算方法 力学和肿瘤细胞侵袭。通过三个集中和互补的特定目标,提议 迭代伴侣的肿瘤细胞侵入WAT的计算模型,材料表征 脂肪细胞和ECM,工程细胞培养模型以及转基因小鼠模型,可视化和 在乳腺中操纵WAT。此外,单细胞和空间RNA转录组学,耦合 使用先进的生物信息学方法和人类标本,将确定相关的分子 机制和对患者预后的潜在价值。特别是,我们将(1)定义WAT物理特性 乳房作为肥胖的作用并确定其对肿瘤侵袭的影响,(2)确定协同作用 肿瘤诱导的脂质损失对WAT物理特性和肿瘤细胞代谢的影响,(3)建立 肿瘤诱导脂质损失的分子基础,瘦肉与肥胖脂肪细胞,并确定其对WAT的影响 物理特性和肿瘤侵袭。这些研究将确定特定的肥胖依赖性变化 机械性能及其相关的分子机制,这些机制将有助于预测乳腺癌的风险 基于组织学分析的给定患者的入侵。

项目成果

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