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 arresto 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 da Gabriel Neurohr dell’Istituto di Biochimica del Politecnico 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 a una perdita di capacità parziale, 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 influisce 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 utilizzava solo sostanze che sopprimevano la divisione nelle sue colture cellulari, le cellule non erano più in grado di dividersi, ma continuavano a crescere e andavano 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, i danni al DNA non vengono riparati 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 contemporaneamente con sostanze che inibiscono la divisione e la crescita, le cellule sono state in grado di dividersi e moltiplicarsi normalmente dopo la sospensione di entrambe le sostanze. "Questo è esattamente ciò che è accaduto, il che non è auspicabile nel trattamento del cancro", afferma Neurohr.Gli inibitori della crescita e della 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 si tratta un tumore con inibitori della divisione e inibitori della crescita allo stesso tempo. Sarebbe più sensato usare 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 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 testare meglio le opzioni terapeutiche, sono quindi necessarie sperimentazioni su organoidi o su campioni di tessuto. Sono in corso anche studi clinici che esaminano diverse combinazioni di inibitori della divisione e altri farmaci.L’idea di Neurohr è sostenuta 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 trattare alcuni tipi di cancro al seno, le nuove scoperte potrebbero avere un impatto a lungo termine sulla terapia del cancro.
Questa ricerca è stata finanziata da una borsa di studio Professorial Eccellenza call_made del FNS per Gabriel Neurohr.
