mPI: Алисия Болт, доктор философии

Алисия Болт, доктор философии, доцент фармацевтического колледжа. Лаборатория Bolt специализируется на токсикологии металлов с использованием моделей как in vitro, так и in vivo. Текущие исследовательские интересы лаборатории заключаются в определении молекулярных механизмов того, как металлы из окружающей среды могут способствовать прогрессированию опухоли, воздействуя на окружающее микроокружение опухоли, и как воздействие смешанных металлов приводит к иммунной дисфункции. Лаборатория Bolt имеет большой опыт в использовании моделей первичной дифференцировки клеток и многопараметрической проточной цитометрии в качестве инструментов для характеристики токсичности и болезненных состояний, вызванных металлами.

Краткое описание проекта

Вольфрам является новым токсичным веществом из-за повышенного воздействия на человека, но при этом ограниченные знания о рисках для здоровья человека. Один большой пробел в исследованиях - это отсутствие у нас знаний о канцерогенных / канцерогенных рисках воздействия вольфрама. Важно отметить, что несколько исследований in vivo показывают, что вольфрам может усиливать распространение опухоли. Однако необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, какие формы и пути воздействия вольфрама могут управлять канцерогенезом и лежащими в основе клеточными / молекулярными механизмами действия. Случайное воздействие вольфрама на пациентов с раком груди после экспериментальной лучевой терапии побудило нас исследовать роль вольфрама в прогрессировании и метастазировании рака груди путем проведения исследования на животных с использованием модели агрессивного ортотопического рака молочной железы на мышах. Воздействие вольфрамата перорально усиливало метастазирование рака груди в легкие и увеличивало рост метастазов. Интересно, что метастазы, усиленные вольфрамом, были связаны с усилением стромы в микроокружении опухоли, что важно, с фибробластами, связанными с раком (CAF), которые, как известно, вызывают прогрессирование опухоли. Наше исследование впервые выявило потенциальный клеточный механизм действия для стимулирования опухолей, усиленных вольфрамом. Однако еще предстоит выяснить, какую роль играют CAF в этом сложном процессе. В этом предложении будет использоваться новый интегративный подход для изучения того, когда и как вольфрам воздействует на микросреду опухоли, способствуя развитию рака груди. ЦЕЛЬ 1. Я буду оценивать, как различные формы вольфрама (пероральный вольфрам, вдыхаемый карбид вольфрама и имплантируемые фрагменты металлического вольфрама) воздействуют на микросреду опухоли, чтобы повлиять на прогрессирование рака молочной железы от начала до метастазирования. Я расширю свои первоначальные результаты, чтобы определить, как различные формы вольфрама влияют на развитие, рост и метастазирование рака груди во многие места, включая легкие, печень, кости и мозг. ЦЕЛЬ 2, я буду измерять активацию CAF после воздействия вольфрама in vitro. Я отвечу на следующие вопросы. Может ли вольфрам усиливать активацию CAF из предшественников стромы? Усиливают ли CAF, подвергшиеся воздействию вольфрама, инвазию, рост опухолевых клеток и привлечение иммунных клеток? И изменяет ли вольфрам сигналы опухолевых клеток, усиливая активацию и / или рекрутирование CAF? Наконец, в AIM 3 я протестирую влияние CAF, измененного вольфрамом, на усиление метастазирования на модели in vivo. Я определю, способствуют ли CAF с измененным вольфрамом метастазированию и росту в легочной нише, ответив на следующие вопросы. Что является источником CAF, усиленного вольфрамом, в нише легких? Имеют ли CAF из легочной ниши мышей с опухолью, подвергшихся воздействию вольфрама, измененный цитокиновый / хемокиновый профиль? И являются ли CAF критическими медиаторами метастазов в легкие, усиленных вольфрамом? Завершение этого предложения расширит наши токсикологические знания о вольфраме, чтобы определить, как различные формы вольфрама влияют на прогрессирование рака молочной железы, и определить роль микросреды опухоли, особенно CAF, в усиленном вольфрамом онкогенезе молочной железы.

mPI: Сиси Чжоу, доктор философии

Сиси Чжоу, доктор философии, является доцентом фармацевтического колледжа. Лаборатория Чжоу в первую очередь интересуется 1) молекулярным механизмом токсикологии и канцерогенеза, вызванной арсенитом, 2) участием окислительного / нитрозативного стресса и окисления / нитрозирования белков в развитии рака и 3) протеомного анализа на основе масс-спектрометрии (МС). для металл-белковых взаимодействий.

Краткое описание проекта

Мышьяк является основным фактором повышенного риска возникновения ряда проблем со здоровьем человека, включая рак печени, мочевыводящих путей, кожи и легких, среди которых рак легких является ведущей причиной смертности от рака. Трехокись мышьяка в виде твердых частиц (pATO) часто наблюдается в качестве компонента твердых частиц (PM) в окружающей среде, особенно в пыли, возникающей из неочищенных участков добычи на поверхности и отвалов хвостохранилища, которые распространены на юго-западе США. Проглатывание растворимого арсенита и вдыхание малорастворимого pATO приводят к повышенному риску развития рака легких. Хотя вдыхание pATO является способом воздействия, более связанным с канцерогенезом в легких, существует очень мало исследований, посвященных изучению биологического воздействия pATO. Более того, молекулярные механизмы, лежащие в основе канцерогенеза легких, вызванного мышьяком, остаются неизвестными. Предыдущие исследования канцерогенных свойств растворимого мышьяка могут значительно недооценивать риски для здоровья человека, связанные с вдыханием pATO. Долгосрочная цель этой работы - предоставить количественную информацию для оценки риска и способствовать предотвращению неблагоприятных последствий вдыхания мышьяка в виде твердых частиц для здоровья людей. Целью настоящего предложения является выяснение канцерогенных механизмов воздействия pATO. Наши предварительные результаты показывают, что при той же концентрации pATO генерирует значительно больше активных форм кислорода (ROS) и вызывает более сильное повреждение ДНК, чем растворимый мышьяк. Таким образом, мы выдвигаем гипотезу о том, что мышьяк в виде твердых частиц имеет больший потенциал для провоцирования канцерогенеза в легких, чем растворимый мышьяк, за счет комбинированного воздействия окислительного стресса; Повреждение ДНК и ингибирование репарации ДНК. Более того, наши предварительные результаты впервые подтверждают, что воздействия мышьяка на экологически значимом уровне достаточно для генерации уникального спектра соматических мутаций в геноме. Настоящее предложение направлено на анализ мутационных сигнатур, возникающих в результате воздействия pATO, в качестве считывания мутационных процессов и последующих процессов оперативной репарации. С этой целью мы предлагаем следующие конкретные цели: Цель 1: оценить более высокую эффективность pATO с точки зрения индукции ROS и окислительного повреждения ДНК. Цель 2: проанализировать мутационные сигнатуры воздействия pATO и механизмов репарации ДНК, включая изменения в специфичности последовательности связывания ДНК белков репарации ДНК, таких как PARP-1. Цель 3: оценить трансформацию и эффект мутагенности хронического воздействия мышьяка в виде твердых частиц на эпителиальные клетки легких с использованием секвенирования всего экзома (WES) для выявления мутаций и делеций в генах, кодирующих белок, связанных с трансформацией. Успешное достижение этих целей улучшит наши научные знания о канцерогенезе легких, индуцированном твердыми частицами мышьяка, путем выявления специфичных для клеток мутационных сигнатур и их причин, включая синергетические действия окислительного стресса, повреждения ДНК и ингибирования восстановления ДНК.

mPI: Сян Сюэ, доктор философии

Сян Сюэ, доктор философии, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии. Его лаборатория сосредоточена на изучении молекулярных механизмов воспалительного заболевания кишечника (ВЗК) и колоректального рака (CRC). Он использует клеточные линии и энтероидные культуры, модели мышей, ткани пациентов и широкий спектр молекулярных и биохимических методологий. Долгосрочные цели его исследования - понять, как питательные микроэлементы, особенно железо, взаимодействуют с макроэлементами и клетками кишечника, и использовать эти знания для разработки новых терапевтических средств для лечения колита и рака прямой кишки без изменения системного гомеостаза питательных веществ.

Краткое описание проекта

Колоректальный рак (CRC) является третьей по значимости причиной смерти от рака в США. Понимание механизмов развития CRC необходимо для улучшения лечения. Повышенное содержание железа в тканях как у мышей, так и у людей связано с повышенным онкогенезом толстой кишки. Однако точные механизмы того, как железо способствует канцерогенезу толстой кишки, все еще неясны. Метаболические различия между нормальными и раковыми клетками исследуются, чтобы раскрыть потенциальные новые терапевтические подходы. Многие опухолевые клетки демонстрируют повышенное потребление глюкозы, метаболизм глутамина и синтез нуклеотидов. Это предложение будет проверять центральную гипотезу о том, что клеточная метаболическая репрограмма, управляемая железом, способствует синтезу ДНК и онкогенезу толстой кишки. Эта гипотеза основана на: 1) добавлении железа увеличивается, тогда как хелатирование железа дефероксамином (DFO) подавляет рост и пролиферацию клеток колоноидов CRC, полученных от пациента; 2) лечение мышей рационом с высоким содержанием железа увеличивается, тогда как диета с низким содержанием железа снижает множественность, частоту и прогрессирование опухоли толстой кишки; 3) метаболомический анализ показывает, что избыток железа влияет на стимулируемый глюкозой синтез нуклеотидов, способствуя независимому от гипоксии «эффекту Варбурга» и стимулируя пентозофосфатный путь в колоноидах; 4) ограничение железа ДФО приводит к накоплению глутамина и снижению метаболитов в путях биосинтеза нуклеотидов в колоноидах. Основываясь на этих наблюдениях, в предложении будут проверены следующие три конкретные цели: 1) определить механизм, с помощью которого избыток железа влияет на биосинтез ДНК, стимулированный глюкозой, при CRC; 2) Изучить влияние ограничения железа на глутамин-зависимый синтез нуклеотидов при CRC; 3) Охарактеризуйте роль ДНК-полимеразы в регулируемом железом метаболизме нуклеотидов и CRC. Мы будем использовать клинически релевантные культуры колоноидов, полученные от пациентов с CRC, метаболомический анализ и различные модели на животных. Достижение вышеуказанных целей обеспечит точные молекулярные механизмы того, как опухолевые клетки адаптируются к сигналу железа для синтеза нуклеотидов, способствующих пролиферации опухоли. Эти исследования восполнят наш пробел в знаниях о том, как железо регулирует рост и прогрессирование CRC.