Quando la crescita diventa un punto debole

La crescita è un processo biologico fondamentale e un prerequisito per la riproduzione e lo sviluppo degli organismi viventi. La crescita cellulare, cioè la produzione di nuova biomassa, e la divisione cellulare devono essere coordinate tra loro.

Negli organismi multicellulari come gli esseri umani, la crescita delle cellule deve essere coordinata con l'ambiente circostante, in modo che le cellule siano presenti nel numero e nelle dimensioni giuste per formare un tessuto o un organo funzionale. La crescita cellulare è quindi strettamente regolata e avviene solo quando sono presenti i giusti segnali di crescita.

Le cellule tumorali sono diverse. La loro crescita è fuori controllo, si dividono incessantemente e non reagiscono ai segnali di stop provenienti dall'ambiente.

Un vantaggio può essere uno svantaggio

Diversi studi pubblicati sulla rivista scientifica "Molecular Cell" dimostrano che la crescita incontrollata non è solo un vantaggio per le cellule tumorali, ma anche un punto debole.

Uno di questi studi è stato condotto sotto la direzione del professore Gabriel Neurohr dell'Istituto di biochimica all'ETH di Zurigo. Per diversi anni, lui e il suo gruppo hanno studiato come la crescita cellulare influenzi la funzione delle cellule. Stanno anche studiando cosa succede quando le cellule superano le loro dimensioni normali ed entrano in uno stato che i ricercatori chiamano senescenza. In questo stato, le cellule sono sovrannaturalmente grandi e perdono la capacità di dividersi. Tuttavia, sono ancora attive e influenzano il loro ambiente, ad esempio rilasciando sostanze messaggere.

Le cellule senescenti sono presenti nei tessuti normali e svolgono un ruolo importante nel processo di invecchiamento. Tuttavia, la senescenza può anche essere indotta con sostanze chimiche e, poiché porta alla perdita della capacità di dividersi, è il bersaglio di alcune terapie antitumorali.

La riparazione del DNA non funziona più

La collega di Neurohr, Sandhya Manohar, ha ora studiato se il superamento delle dimensioni normali influisca sulle funzioni cellulari delle cellule senescenti. La ricercatrice ha quindi trattato una linea cellulare non cancerosa e una linea cellulare di cancro al seno con sostanze che inibiscono la crescita e la divisione.

Se la ricercatrice ha utilizzato solo sostanze che sopprimono la divisione nelle sue colture cellulari, le cellule non sono più in grado di dividersi, ma continuano a crescere e vanno in senescenza. Di conseguenza, hanno perso definitivamente la capacità di dividersi. Questo effetto persisteva anche dopo che la ricercatrice aveva smesso di usare gli inibitori della divisione.

Un motivo importante per la perdita della capacità di dividersi è che le cellule sovradimensionate non possono più riparare i danni al loro materiale genetico, come la rottura dei doppi filamenti di DNA. Tali danni si verificano sempre spontaneamente quando una cellula duplica il proprio materiale genetico prima della divisione cellulare.

Inoltre, queste cellule non sono in grado di attivare correttamente un'importante via di segnalazione (p53-p21), che sarebbe importante per una risposta coordinata al danno al DNA. Di conseguenza, il danno al DNA non viene riparato in modo sufficientemente efficiente. Nelle cellule sovradimensionate, quindi, durante la divisione si accumulano numerosi danni irreparabili al DNA, fino a quando la divisione non è più possibile.

La terapia combinata è controproducente?

Tuttavia, quando i ricercatori hanno trattato le cellule con sostanze anti-divisione e inibitori della crescita allo stesso tempo, le cellule sono state in grado di dividersi e moltiplicarsi di nuovo normalmente dopo la sospensione di entrambe le sostanze. "Questo è esattamente ciò che è successo, il che non è auspicabile nel trattamento del cancro", afferma Neurohr.

Gli agenti che inibiscono la crescita e la divisione sono già utilizzati nella terapia del cancro. "Sulla base delle nostre osservazioni in coltura cellulare, ci aspetteremmo un aumento del tasso di recidiva quando trattiamo un tumore con inibitori della divisione e inibitori della crescita allo stesso tempo. Sarebbe più sensato utilizzare prima un inibitore della divisione e poi un farmaco che danneggi ulteriormente il DNA delle cellule e impedisca del tutto la divisione", afferma Neurohr.

I test clinici devono confermare i risultati

Tuttavia, i ricercatori dell'ETH hanno prima testato le loro nuove scoperte su colture cellulari. Poiché la crescita e la divisione dipendono fortemente dall'ambiente cellulare, non possono trasferire questi risultati direttamente alla clinica. Per questo motivo, per testare meglio le opzioni terapeutiche, sono necessarie prima sperimentazioni su organoidi o su campioni di tessuto. Sono in corso anche studi clinici su diverse combinazioni di inibitori della divisione e altri farmaci.

L'idea dei ricercatori dell'ETH intorno a Neurohr è supportata dagli studi di altri tre gruppi di ricerca internazionali, pubblicati nello stesso numero di "Molecular Cell".

Questi studi dimostrano che le cellule tumorali con crescita iperattiva reagiscono in modo sensibile al trattamento con inibitori della divisione. Poiché queste sostanze sono già utilizzate, tra l'altro, per alcuni tipi di cancro al seno, i nuovi risultati potrebbero avere un impatto a lungo termine sulla terapia del cancro.

Questa ricerca è stata sostenuta da un FNS pagina esternaEccellenza Finanziata una borsa di studio per Gabriel Neurohr e una borsa di studio ETH per Sandhya Manohar.