Nowe spojrzenie na zwapnienia piersi: kluczowe różnice między zmianami łagodnymi a nowotworowymi

Łagodne i nowotworowe złogi fosforanu wapnia, które na mammogramie mogą wyglądać identycznie, różnią się istotnie pod względem struktury oraz mechanizmów powstawania – wykazało nowe badanie naukowców z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign we współpracy z Kliniką Mayo oraz Uniwersytetem Teksasu w Austin. Jest to pierwsze tak szczegółowe opracowanie procesów mineralizacji w tkance piersi, które może przyczynić się do opracowania nowych kryteriów diagnostycznych, ograniczenia liczby niepotrzebnych biopsji oraz wskazać kierunki rozwoju terapii.

„Gęste zwapnienia są bardzo częste w tkance piersi. Łatwo je zaobserwować na mammogramie, na podstawie którego lekarze kwalifikują je jako łagodne, prawdopodobnie łagodne lub podejrzane,” wyjaśnia prof. Bruce Fouke, geobiolog i dyrektor Centrum Biotechnologii im. Roya J. Carvera na Uniwersytecie Illinois. „Jednak większość biopsji zmian podejrzanych kończy się rozpoznaniem łagodnym, co oznacza, że pacjentki zostały poddane bolesnym procedurom bez potrzeby. Chcemy, by mammografia była bardziej precyzyjna i trafna w odróżnianiu łagodnych chorób piersi od raka.”

Zespół Fouke’a rozwija nową dziedzinę nauki „GeoBioMed”, łączącą geologię, biologię i medycynę, wcześniej wykorzystywaną m.in. do analizy kamieni nerkowych i zwapnień w sercu.

W omawianym badaniu wykorzystano próbki tkanek pobranych podczas biopsji od pacjentek z łagodną chorobą piersi (BBD) oraz rakiem przewodowym in situ (DCIS), które przeszły operację w ramach wieloletniego programu badawczego Kliniki Mayo. Do szczegółowej charakterystyki mineralizacji naukowcy zastosowali aż 12 różnych metod, w tym mikroskopię świetlną, laserową i elektronową, a także spektroskopię rentgenowską i Ramana.

„Stworzyliśmy kompletny zestaw metod do badania złożonych ścieżek mineralizacji,” mówi dr Mayandi Sivaguru, pierwszy autor publikacji i dyrektor jednostki cytometrii i mikroskopii w Centrum Biotechnologicznym Carvera. „Dotychczasowe badania opierały się głównie na kilku standardowych technikach, które często nie pozwalały uchwycić pełnego kontekstu rozwoju choroby piersi. Potrzebowaliśmy całościowego podejścia, by zrekonstruować historię powstawania zwapnień i ich różnic w BBD i DCIS.”

Naukowcy odkryli, że zwapnienia zbudowane są z amorficznego fosforanu wapnia (ACP), a nie – jak długo sądzono – z krystalicznego hydroksyapatytu, znanego z kości. Analizując warstwy złogów ACP, zespół ustalił, że powstają one z drobnych sfer, które łączą się w większe guzki. Te z kolei „zamykają” w sobie komórki i inne składniki, jak białka, substancje woskowe i cholesterol.

Kształt i dynamika powstawania zwapnień różniły się między BBD a DCIS. W próbkach BBD obserwowano bardziej kuliste guzki z koncentrycznymi warstwami, natomiast w DCIS – wydłużone i nieregularne. Niektóre z guzków nowotworowych przypominały proces fosylizacji, analogiczny do powstawania skamieniałego drewna.

„Typy guzków ACP, które zidentyfikowaliśmy, są zupełnie nowe i stanowią podstawę do opracowania nowej klasyfikacji zmian w BBD i DCIS,” podkreśla Fouke. „Każda z tych zmian ma odmienną genezę, co przekłada się na zmiany fizjologiczne w piersi i pozwala lepiej przewidywać charakter biopsji – łagodny, prawdopodobnie łagodny czy podejrzany.”

Odkrycie, że zwapnienia są zbudowane z ACP, otwiera możliwość leczenia BBD przy użyciu leków rozpuszczających ten typ złogów. Ich rozpuszczenie mogłoby ograniczyć fałszywie pozytywne wyniki mammografii i zmniejszyć liczbę niepotrzebnych biopsji – mówi Sivaguru.

„Nasza współpraca połączyła nowoczesne narzędzia analityczne, wiedzę geologiczną i troskę o zdrowie publiczne,” dodaje współautor badania prof. Rohit Bhargava, dyrektor Centrum Onkologii na Uniwersytecie Illinois. „Unikalne zespoły badawcze i współpraca z Kliniką Mayo mogą istotnie poprawić jakość diagnostyki raka piersi.”

W kolejnych etapach badacze planują analizować zwapnienia w bardziej zaawansowanych postaciach raka piersi i sprawdzić, czy mineralizacja odgrywa rolę w przejściu DCIS w nowotwór inwazyjny. Zamierzają też wykorzystać do tego urządzenie GeoBioCell – mikroprzepływowy model eksperymentalny opracowany w Illinois.

„To mapa drogowa do kontrolowanych eksperymentów przyszłości. Na przykład możemy badać wpływ nawodnienia na ilość i typ zwapnień. Możemy testować leki i wyciągi roślinne, aby znaleźć nowe opcje terapeutyczne,” podsumowuje Fouke. „Naszym celem jest przewidywanie i ostatecznie zapobieganie zwapnieniom, zmniejszenie liczby błędnych diagnoz w mammografii oraz stworzenie podstaw do opracowania skutecznych terapii.”

Źródło: Scientific Reports, Mechanisms of osteopontin-stabilized amorphous calciumphosphate calcification in benign and pre-malignant breast disease, University of Illinois at Urbana-Champaign, News Bureau

DOI: 10.1038/s41598-025-08903-5