Nuove prospettive per la ricerca sul cancro
I ricercatori dell'ETH, insieme all'Ospedale universitario di Basilea, stanno studiando lo sviluppo del cancro alla vescica. I loro risultati suggeriscono che in futuro si dovrebbe prestare maggiore attenzione ai cambiamenti meccanici dei tessuti nella ricerca sul cancro.
Dagmar Iber e il suo gruppo stanno studiando in laboratorio e con modelli al computer come si formano tessuti e organi tridimensionali complessi a partire dalle cellule e dalle loro informazioni genetiche. Fino a poco tempo fa, l'ETH, docente di biologia computazionale presso il Dipartimento di biosistemi e ingegneria di Basilea, non conduceva ricerche sul cancro. La situazione è cambiata con l'invito del Consiglio dell'ETH a presentare proposte di ricerca in cui i ricercatori fondamentali collaborano con i medici su nuove domande di ricerca su temi di salute.
Iber ha collaborato con due professori dell'Ospedale universitario di Basilea, l'urologo Cyrill Rentsch e il patologo Lukas Bubendorf.
Insieme, volevano scoprire cosa determina la direzione di diffusione dei tumori della vescica. La collaborazione tra il biologo dello sviluppo e i due clinici darà un importante impulso alla ricerca sul cancro.
La forma del tumore è cruciale
La direzione di crescita dei tumori della vescica è importante perché può influenzare il fatto che un tumore sia benigno o maligno. Dipende anche dalle opzioni di trattamento decise e dalla prognosi di sopravvivenza del paziente.
Una delle forme più comuni di tumore della vescica è il cosiddetto tumore papillare, che si sviluppa dalla parete vescicale nella cavità vescicale con piccole strutture ramificate simili ad alberi. Si tratta di una forma relativamente benigna di tumore che gli urologi possono trattare bene raschiando questi tumori dalla parete vescicale con una procedura minimamente invasiva.
Se invece il tumore non si sviluppa all'interno della vescica, ma negli strati più profondi della parete vescicale, i medici lo definiscono tumore della vescica muscolo-invasivo. Il tumore raggiunge anche i vasi sanguigni e linfatici in questi strati, favorendo la formazione di metastasi che possono diffondersi in tutto il corpo. La prognosi di questa forma di cancro è peggiore e spesso i medici devono asportare l'intera vescica del paziente. ? noto che le due forme di cancro differiscono geneticamente. Tuttavia, i meccanismi che promuovono la crescita di un tumore all'interno della vescica o negli strati più profondi della parete vescicale non sono ancora noti.
Informazioni sulla persona
Dagmar Iber è professoressa di Biologia computazionale presso il Dipartimento di biosistemi e presidentessa dell'Assemblea universitaria.
? qui che entra in gioco l'esperienza dei ricercatori dell'ETH: "Le ramificazioni ad albero dei tumori papillari della vescica ci hanno ricordato, in senso lato, le ramificazioni dei polmoni", spiega Iber. Voleva quindi scoprire se queste strutture si sviluppano attraverso meccanismi molecolari simili. Nel corso del progetto di ricerca, tuttavia, è emerso che non è così: "I fattori molecolari nella formazione del polmone e nello sviluppo del tumore della vescica sono completamente diversi", spiega l'ETH Dagmar Iber.
Meccanica invece di biochimica
Nel polmone, un meccanismo biochimico porta alla ramificazione. Nel cancro alla vescica, invece, sembrano essere fattori meccanici piuttosto che biochimici a influenzare la crescita. Gli scienziati di Basilea hanno avanzato questa teoria in uno studio che è stato pubblicato come preprint.
Per comprendere la teoria, è necessario visualizzare la struttura e la funzione della parete vescicale: è flessibile e le sue pieghe permettono alla vescica di espandersi e contrarsi a seconda della quantità di urina. Tre strati di tessuto svolgono un ruolo importante in questo senso. Insieme formano gli strati più interni della parete vescicale come una cipolla: prima uno strato epiteliale morbido, poi uno strato di membrana molto più rigido, che ha un effetto di sostegno, e infine uno strato di tessuto connettivo un po' più morbido.
Secondo la teoria dei ricercatori, che si basa su misurazioni di biopsie di pazienti affetti da tumore, campioni di tessuto ottenuti da esperimenti sui topi e modelli computerizzati, nel cancro la rigidità dei vari strati della parete vescicale cambia l'uno rispetto all'altro. A seconda della gravità dei cambiamenti, si sviluppano diverse forme di cancro: Se la rigidità degli strati cambia solo leggermente, nella parete vescicale si sviluppano protrusioni relativamente grossolane, che possono sporgere all'interno della vescica. Esse costituiscono la base per i tumori papillari che possono svilupparsi in queste aree.
In caso di cambiamenti più pronunciati nella rigidità relativa, invece, la superficie della mucosa vescicale rimane liscia, ma la membrana tra l'epitelio e il tessuto connettivo forma pieghe e pieghette strette e sottili. Secondo i ricercatori, ciò potrebbe causare un danno tissutale che favorisce la crescita del tumore maligno in questi strati della parete vescicale.
Indagato in fase iniziale
"I patologi hanno descritto in precedenza che la rigidità della parete vescicale cambia generalmente nei pazienti con cancro alla vescica in fase avanzata", spiega Franziska Lampart, dottoranda del gruppo di Iber. La novità è che i ricercatori hanno studiato le prime fasi del cancro alla vescica in un modello animale. Insieme al gruppo del professor Daniel Müller dell'ETH, sono riusciti a dimostrare con misurazioni al microscopio a forza atomica che lo strato di membrana si ammorbidisce in singoli punti anche in questa fase iniziale. "Questo è in linea con la nostra idea che i cambiamenti relativi localizzati nella rigidità dei singoli strati della parete vescicale giochino un ruolo importante nello sviluppo del cancro", spiega Lampart.
"Dovremmo prestare maggiore attenzione alla biomeccanica nella ricerca sul cancro"Dagmar Iber
Questi risultati potrebbero aprire nuove prospettive per la ricerca sul cancro e indirizzarla verso una nuova direzione. Infatti, la maggior parte della ricerca sul cancro si concentra sull'inibizione o sull'uccisione della crescita delle cellule tumorali. "La nostra ricerca dimostra ancora una volta che non è importante solo la crescita delle cellule, ma anche la meccanica del tessuto", afferma Iber. Le cellule secernono fibre proteiche ed enzimi con cui influenzano e modificano il loro ambiente immediato, la matrice extracellulare. "Dovremmo prestare maggiore attenzione alla biomeccanica e alle vie di segnalazione che la influenzano nella ricerca sul cancro. Questo campo di ricerca è attualmente ancora agli inizi", afferma Iber.
Per Iber, questo progetto di ricerca sul cancro non solo le fornirà nuove conoscenze e una collaborazione piacevole e aperta con i medici dell'ospedale universitario, ma potrà anche utilizzare la sua esperienza nel suo campo tradizionale, la biologia dello sviluppo. Perché i cambiamenti nella rigidità potrebbero avere un ruolo anche in questo campo.
"Globe" in rete a Basilea
Questo testo è stato pubblicato nel numero 24/01 della rivista dell'ETH Globo pubblicato.