Glioblastomi-Immagine: le cellule cerebrali utilizzano lo zucchero (bianco) per produrre sostanze chimiche (verde) che permettono al cervello di funzionare correttamente. I glioblastomi, invece, convertono lo zucchero in molecole (rosso) che li aiutano a invadere i tessuti circostanti. Crediti: Justine Ross, Michigan Medicine
I glioblastomi sono la forma più letale di tumore cerebrale maligno e la maggior parte dei pazienti a cui viene diagnosticata la malattia vive solo uno o due anni. In questi tumori, le cellule normali del cervello diventano aggressive, crescendo rapidamente e invadendo i tessuti circostanti. Le cellule tumorali risultanti sono metabolicamente diverse dalle cellule sane adiacenti.
In uno studio pubblicato su Nature, i ricercatori dell’Università del Michigan hanno monitorato il modo in cui il glucosio viene utilizzato nelle cellule tumorali del glioblastoma.
Il team, nato dalla collaborazione tra il Rogel Cancer Center, il Dipartimento di neurochirurgia e il Dipartimento di ingegneria biomedica, ha scoperto che i tumori cerebrali differiscono nel modo in cui assumono determinati nutrienti nella dieta.
“Abbiamo modificato la dieta nei modelli murini e siamo riusciti a rallentare e bloccare significativamente la crescita di questi tumori“, ha affermato il coautore senior Daniel Wahl, MD, Ph.D., professore associato di radioterapia oncologica. “Il nostro studio potrebbe contribuire a creare nuove opportunità di trattamento per i pazienti nel prossimo futuro”.
I trattamenti convenzionali consistono in un intervento chirurgico seguito da radioterapia e chemioterapia. Tuttavia, i tumori alla fine si ripresentano e diventano resistenti al trattamento. In precedenza, i ricercatori hanno dimostrato che la resistenza è dovuta a un riadattamento metabolico delle cellule tumorali.
Le cellule cancerose nel cervello usano gli zuccheri in modo diverso rispetto alle cellule sane
Il metabolismo è il processo mediante il quale il nostro corpo scompone molecole come carboidrati e proteine in modo che le nostre cellule possano utilizzarle o costruirne di nuove.
Sebbene sia le cellule cerebrali che quelle tumorali dipendano dallo zucchero, il team voleva verificare se lo utilizzassero in modo diverso. Hanno iniettato piccole quantità di zucchero marcato nei topi e, soprattutto, nei pazienti con tumori cerebrali per seguirne l’utilizzo.
“Per comprendere davvero questi tumori cerebrali e migliorare i trattamenti per i pazienti, abbiamo dovuto impegnarci a fondo nello studio dei tumori nei pazienti stessi, non solo in laboratorio”, ha affermato il coautore senior Wajd Al-Holou, MD, neurochirurgo specializzato in tumori cerebrali e co-direttore della Michigan Multidisciplinary Brain Tumor Clinic.
Sebbene sia i tessuti normali che le cellule tumorali utilizzassero molto zucchero, lo utilizzavano per scopi diversi. “È un bivio metabolico”, ha affermato Andrew Scott, Ph.D., ricercatore nel laboratorio di Wahl. “Il cervello incanala lo zucchero nella produzione di energia e neurotrasmettitori per il pensiero e la salute, ma i tumori reindirizzano lo zucchero per produrre materiali per altre cellule tumorali”.
Il team ha scoperto che i tessuti sani utilizzavano gli zuccheri per generare energia e produrre sostanze chimiche che permettevano al cervello di funzionare correttamente. I glioblastomi, invece, disattivavano questi processi e convertivano invece gli zuccheri in molecole come i nucleotidi – i mattoni del DNA e dell’RNA – che li aiutavano a crescere e invadere i tessuti circostanti.
Immagine: la riprogrammazione del metabolismo corticale del glucosio alimenta la crescita del GBM e la resistenza alla terapia. Crediti: Nature
Le diete con restrizione di aminoacidi possono migliorare i risultati del trattamento nei topi
I ricercatori hanno notato anche altre importanti differenze. Il cervello normale utilizzava lo zucchero per produrre amminoacidi, i mattoni delle proteine. Tuttavia, i tumori cerebrali sembravano disattivare questo percorso, eliminando invece questi amminoacidi dal sangue.
Questa scoperta ha portato i ricercatori a valutare se la riduzione dei livelli di alcuni aminoacidi nel sangue potesse avere un impatto sul tumore al cervello senza compromettere il cervello sano. Hanno testato se i topi alimentati con una dieta povera di aminoacidi avessero risultati terapeutici migliori.
“Quando abbiamo eliminato gli amminoacidi serina e glicina dai topi, la loro risposta alle radiazioni e alla chemioterapia è stata migliore e i tumori erano più piccoli rispetto ai topi di controllo a cui era stata somministrata serina“, ha affermato il coautore senior Deepak Nagrath, Professore di ingegneria biomedica e dottore di ricerca.
Sulla base delle misurazioni effettuate sui topi, il team ha anche creato modelli matematici in grado di tracciare il modo in cui il glucosio viene utilizzato in diversi percorsi, il che può aiutare a identificare altri bersagli farmacologici.
Il coautore senior Costas Lyssiotis, Ph.D., Professore di fisiologia molecolare e integrativa, ha paragonato i percorsi metabolici alle strade e i farmaci ai posti di blocco. “Rimuovere un posto di blocco su un’autostrada veloce con molto traffico avrà un effetto maggiore rispetto al bloccare una strada di campagna con un limite di velocità inferiore e solo poche auto. Allo stesso modo, in un cervello normale, l’assorbimento dell’amminoacido serina dal sangue è come una lenta strada di campagna. Ma il tumore al cervello è come un’autostrada trafficata, che offre ai ricercatori l’opportunità di colpire selettivamente il tumore“.
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Il team sta lavorando per avviare presto studi clinici per verificare se diete specifiche che limitano i livelli di serina nel sangue possano aiutare anche i pazienti affetti da glioblastoma. “Si tratta di uno sforzo multidisciplinare che coinvolge tutta l’università”, ha affermato Wahl.
“È uno studio che nessun ricercatore potrebbe condurre da solo e sono grato di far parte di un team che lavora insieme per fare scoperte importanti che possono migliorare i trattamenti per i nostri pazienti”.
Fonte: Nature