Lavorando con cellule umane del seno e dei polmoni, gli scienziati del Johns Hopkins Medicine Hospital (USA) affermano di aver tracciato un percorso molecolare che può portare le cellule lungo il pericoloso percorso di duplicare il loro genoma troppe volte, un segno distintivo delle cellule tumorali.
I risultati, pubblicati sulla rivista “Science”, rivelano cosa va storto quando un gruppo di molecole ed enzimi innesca e regola quello che è noto come ciclo cellulare, il processo ripetitivo di creazione di nuove cellule dal loro materiale genetico.
I ricercatori suggeriscono che questi risultati potrebbero essere utilizzati per sviluppare terapie in grado di arrestare gli arresti del ciclo cellulare e potrebbero fermare la crescita dei tumori.
Per replicarsi, le cellule seguono una routine ordinata che inizia con la creazione di una copia dell’intero genoma, seguita dalla separazione delle copie del genoma e infine dalla divisione uniforme del DNA replicato in due cellule figlie.
Le cellule umane hanno 23 paia di ciascun cromosoma – metà dalla madre e metà dal padre, compresi i cromosomi sessuali X e Y – o 46 in totale, ma è noto che le cellule tumorali attraversano uno stato intermedio che ne ha il doppio di quel numero: 92. cromosomi. Come ciò avvenga era un mistero.
“Una domanda persistente tra gli scienziati nel campo dell’oncologia è: come fanno i genomi delle cellule tumorali a diventare così danneggiati?”, ha detto Sergi Regot, professore associato di biologia molecolare e genetica presso la Johns Hopkins University School of Medicine.
“Il nostro studio sfida la conoscenza fondamentale del ciclo cellulare e ci fa rivalutare le nostre idee su come è regolato il ciclo”, ha aggiunto Regot.
In questo senso, il ricercatore afferma che le cellule che subiscono stress dopo aver copiato il genoma possono entrare in una fase latente, o senescente, e correre erroneamente il rischio di copiare nuovamente il proprio genoma.
In genere, nel tempo, queste cellule inattive vengono spazzate via dal sistema immunitario dopo averle riconosciute come difettose. Tuttavia, ci sono momenti, soprattutto con l’invecchiamento degli esseri umani, in cui il sistema immunitario non riesce a eliminare le cellule. Lasciate sole nel corpo, le cellule anormali possono replicare nuovamente il loro genoma, mescolare i cromosomi nella divisione successiva e iniziare la crescita del cancro.
CELLULE DEL SENO E DEI POLMONI
Nel tentativo di definire i dettagli del percorso molecolare che aggira il ciclo cellulare, Regot e l’assistente ricercatore Connor McKenney, che ha guidato il team della Johns Hopkins, si sono concentrati sulle cellule umane che rivestono i dotti mammari e il tessuto polmonare. Il motivo: queste cellule tendono a dividersi più velocemente rispetto ad altre cellule del corpo, il che aumenta le possibilità di visualizzare il ciclo cellulare.
Il laboratorio di Regot è specializzato nell’imaging di singole cellule, rendendolo particolarmente adatto a rilevare la piccolissima percentuale di cellule che non entrano nella fase dormiente e continuano a replicare il proprio genoma.
Per questo nuovo studio, il team ha analizzato migliaia di immagini di singole cellule mentre attraversavano la divisione cellulare. I ricercatori hanno sviluppato brillanti biosensori per etichettare gli enzimi cellulari chiamati chinasi ciclina-dipendenti (CDK), noti per il loro ruolo nella regolazione del ciclo cellulare.
Hanno osservato che diversi CDK venivano attivati in momenti diversi nel ciclo cellulare. Dopo aver esposto le cellule a un fattore di stress ambientale, come un farmaco che interrompe la produzione di proteine, radiazioni UV o il cosiddetto stress osmotico (un improvviso cambiamento nella pressione dell’acqua attorno alle cellule), i ricercatori hanno osservato che l’attività di CDK 4 e CDK 6 diminuito.
Quindi, da cinque a sei ore dopo, quando le cellule cominciavano a prepararsi a dividersi, anche CDK 2 veniva inibito. A quel tempo, un complesso proteico chiamato complesso di promozione dell’anafase (APC) veniva attivato durante la fase appena prima che la cellula si separasse e si dividesse, una fase chiamata mitosi.
“Nell’ambiente stressato dello studio, l’attivazione dell’APC si è verificata prima della mitosi, quando normalmente è noto che viene attivata solo durante la mitosi”, afferma Regot.
Circa il 90% delle cellule del seno e dei polmoni escono dal ciclo cellulare ed entrano in uno stato di riposo quando esposte a qualsiasi fattore di stress ambientale.
Nelle loro celle sperimentali, non tutte le cellule rimanevano ferme. Il gruppo di ricerca ha osservato come dal 5 al 10 per cento delle cellule del seno e dei polmoni tornassero al ciclo cellulare, dividendo nuovamente i loro cromosomi.
Attraverso un’altra serie di esperimenti, il team ha collegato un aumento dell’attività delle cosiddette proteine chinasi attivate dallo stress alla piccola percentuale di cellule che bypassano la fase quiescente e continuano a duplicare il proprio genoma.
Regot afferma che sono in corso studi clinici che testano agenti dannosi per il DNA con farmaci che bloccano i CDK. “È possibile che la combinazione di farmaci spinga alcune cellule tumorali a duplicare il proprio genoma e generare l’eterogeneità che alla fine conferisce resistenza ai farmaci”, afferma Regot.
“Potrebbero esserci farmaci in grado di bloccare l’attivazione dell’APC prima della mitosi per impedire alle cellule tumorali di replicare due volte il loro genoma e prevenire la progressione della fase tumorale”, ha concluso Regot.
Mi piace questa:
mi piace Ricarica…
