Passi avanti allo IOR nella ricerca di terapie anti-metastatiche

Passi avanti allo IOR nella ricerca di terapie anti-metastatiche

Il gruppo di ricerca di Oncologia Molecolare guidato dal Prof. Andrea Alimonti presso l’Istituto oncologico di ricerca (IOR, affiliato all’USI e membro di Bios+) ha individuato, grazie all’utilizzo della biologia computazionale e dell’intelligenza artificiale, un nuovo modo per identificare ed eliminare in maniera selettiva uno specifico tipo di cellule coinvolte nella formazione di metastasi. 

Il problema Le metastasi sono uno degli effetti più pericolosi e drammatici del cancro. Si attesta che le metastasi siano la principale causa di morte di circa il 90% dei pazienti oncologici, e attualmente nella clinica non si dispone di terapie efficaci per prevenire ed eliminare le metastasi. La ricerca di terapie anti-metastatiche rimane quindi oggetto di studio. Recentemente il gruppo di ricerca guidato dal Prof. Andrea Alimonti presso l’Istituto oncologico di ricerca (IOR, affiliato all’USI e membro di Bios+) a Bellinzona, ha dimostrato che le canoniche chemioterapie sono in grado di attivare nelle cellule di cancro un particolare processo biologico, chiamato senescenza cellulare. La senescenza cellulare è uno stato in cui le cellule non sono più in grado di proliferare nonostante siano metabolicamente attive. La senescenza cellulare ha dunque un effetto terapeutico in una prima fase, ma se non vengono rimosse prontamente dal sistema immunitario, in un secondo momento possono anche spingere le cellule circostanti a migrare e disseminarsi in siti secondari.
Martina Troiani e Manuel Colucci , due dottorandi nel gruppo di ricerca del Prof. Alimonti hanno utilizzato la biologia computazionale e l’intelligenza artificiale per identificare un nuovo target per eliminare in maniera selettiva le cellule senescenti (terapia senolitica) al fine di impedire la formazione di metastasi. I risultati di questo studio sono stati pubblicati sula rivista Nature Communications nell’aprile 2022 .

Background
Molte delle attuali chemio e radioterapie hanno un effetto comune: indurre la senescenza nelle cellule di cancro. Le cellule senescenti di cancro che si accumulano nel microambiente tumorale rimangono metabolicamente attive e possono comunicare con le cellule circostanti rilasciando diversi fattori (es. citochine e chemochine). Questi fattori possono attivare la capacità proliferativa e migratoria delle cellule maligne circostanti, portando così alla formazione di metastasi. Per questo motivo la rimozione delle cellule senescenti è divenuta oggetto di studio sempre più importante per incrementare l’efficacia della terapia oncologica. Grazie alle recenti conquiste tecnologiche in campo bioinformatico e dell’intelligenza artificiale, i ricercatori dello IOR hanno creato un nuovo algoritmo per identificare e descrivere le cellule senescenti, cosi da identificarne le vulnerabilità ed utilizzarle in clinica.

La scoperta Gli scienziati allo IOR hanno impiegato le più recenti tecnologie di sequenziamento genico e intelligenza artificiale per creare un algoritmo capace di identificare le cellule tumorali senescenti (Senescence Index Tool, SIT). Questo approccio ha creato delle opportunità senza precedenti per descrivere e caratterizzare le cellule tumorali senescenti, ed in questo modo hanno permesso ai ricercatori di identificare i punti deboli di queste cellule. Infatti sino ad ora la maggior parte dei composti senolitici aveva come obiettivo l’inibizione di una proteina chiamata BCL-2. I ricercatori dello IOR hanno invece scoperto che le cellule senescenti sono una popolazione eterogenea, al contrario di quanto noto sino ad ora, ma che sopravvive grazie alla proteina MCL-1. Martina Troiani e Manuel Colucci hanno dunque inibito questa proteina, farmacologicamente e geneticamente, dimostrando che in questo modo la chemioterapia risultava essere molto più efficace e, soprattutto era in grado di bloccare la formazione di metastasi.

Questa ricerca in grado di migliorare le più recenti chemioterapie è stata svolta nel dipartimento di Oncologia Molecolare dello IOR, sotto la supervisione del Prof. Alimonti. "le cellule di cancro sottoposte ad elevati stress (come chemioterapia) hanno due scelte: o morire o rimanere in uno stato tra la vita e la morte chiamato senescenza cellulare. Grazie alla biologia computazionale e all’intelligenza artificiale abbiamo identificato un nuovo target terapeutico in grado di impedire la formazione di metastasi"

Prospettive La possibilità di discriminare le cellule senescenti nei tumori ad altissima risoluzione, sia a livello di singola cellula e come popolazione eterogenea permette di pianificare la terapia senolitica in maniera precisa e mirata come implemento alla chemioterapia standard. Questo è stato dunque il razionale che ha portato gli scienziati dello IOR a descrivere in maniera computazionale le cellule senescenti tumorali. Il team del Prof. Alimonti ha recentemente dimostrato il collegamento tra le cellule senescenti tumorali e la disseminazione metastatica (Guccini et al, Cancer Cell 2021). Grazie al SIT è possibile approfondire la conoscenza dei processi che regolano la vita delle cellule senescenti e identificare i loro punti deboli per migliorare la potenza delle attuali terapie oncologiche. Infine queste scoperte potranno essere usate anche per combattere l’invecchiamento e le patologie ad esso connesse, essendo dovute all’accumulo di cellule senescenti.




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