BCL6, un fattore chiave nello sviluppo del linfoma, sopprime i geni coinvolti nella morte cellulare. Una nuova molecola progettata presso la Stanford Medicine blocca l’attività di BCL6 e attiva i geni a valle che innescano la morte cellulare.
Una proteina che contribuisce alla crescita delle cellule del linfoma può essere rivoltata contro il cancro stesso. I ricercatori della Stanford Medicine hanno progettato una molecola in grado di reindirizzare una delle proteine più comuni responsabili della crescita del linfoma a cellule B verso l’attivazione dell’apoptosi (morte cellulare programmata), e un trattamento somministrato due volte al giorno ha eliminato i tumori linfomatosi aggressivi nei topi entro 11 giorni.
Il lavoro estende una strategia che i ricercatori hanno sviluppato nel corso di diversi anni. Invece di limitarsi a bloccare una proteina cancerogena, creano una piccola molecola che la collega fisicamente a un’altra proteina in grado di attivare il programma di autodistruzione della cellula. I ricercatori ritengono che la stessa strategia generale potrebbe essere potenzialmente adattata ad altri tipi di cancro e malattie autoimmuni.
“Stiamo cercando essenzialmente di combattere il cancro sulla sua causa: prendiamo la forza motrice del cancro e la riprogrammiamo per attivare i meccanismi di morte cellulare”, ha affermato Gerald Crabtree, MD, Professore di patologia titolare della cattedra David Korn e professore di biologia dello sviluppo.
Crabtree condivide la paternità senior dello studio, pubblicato su Cell, con Nathanael Gray, PhD, Professore titolare della cattedra Krishnan-Shah Family e Professore di biologia chimica e dei sistemi; Stephen Hinshaw, PhD, Professore assistente di fisiologia molecolare e cellulare e Michael Green, PhD, Direttore della ricerca traslazionale e di laboratorio su linfoma/mieloma presso l’MD Anderson Cancer Center. La studentessa di dottorato Meredith Nix e il ricercatore post-dottorato Sai Gourisankar, PhD, sono gli autori principali dello studio.
BCL6 mantiene in vita le cellule del linfoma
Il linfoma diffuso a grandi cellule B, il tipo più comune di linfoma non Hodgkin, è spesso causato da una proteina chiamata BCL6. Nelle cellule immunitarie sane, la BCL6 si lega al DNA e disattiva temporaneamente i geni che normalmente bloccherebbero la crescita o innescherebbero la morte cellulare, dando alle cellule il tempo di moltiplicarsi durante una risposta immunitaria.
Una volta superata la minaccia, altre proteine modificano BCL6 e ne disattivano la capacità di silenziare quei geni. Le cellule immunitarie non più necessarie possono quindi andare incontro ad apoptosi, una forma programmata di morte cellulare che permette all’organismo di eliminare le cellule in eccesso, danneggiate o cancerose senza causare infiammazione o danni ai tessuti.
Nel linfoma, BCL6 può rimanere bloccato in posizione “acceso”, sopprimendo continuamente i geni responsabili della morte cellulare e permettendo alle cellule maligne di moltiplicarsi senza controllo. Crabtree, Gray e i loro colleghi volevano non solo rimuovere questa soppressione, ma anche aumentare attivamente l’espressione dei geni che inducono la morte cellulare. Si sono quindi rivolti alla prossimità indotta chimicamente, una tecnica che utilizza legami chimici per forzare l’avvicinamento di molecole che altrimenti interagirebbero raramente o per nulla.
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TCIP3 attiva i geni della morte silenziati
La molecola risultante, TCIP3, unisce BCL6 a proteine in grado di invertirne l’attività cancerogena. “Un lato si lega a BCL6″, ha spiegato Nix. “L’altro lato si lega a una delle due proteine chiamate P300 e CBP, che aggiungono marcatori chimici, detti marcatori acetilici, alle proteine vicine“. Quando BCL6 riceve un marcatore acetilico, non è più in grado di sopprimere i geni a valle coinvolti nella morte cellulare. P300 e CBP aggiungono marcatori acetilici anche agli istoni, le proteine attorno alle quali è impacchettato il DNA. Queste modifiche allentano il DNA e lo rendono accessibile ai fattori di trascrizione, le proteine necessarie per attivare i geni.
Questo meccanismo va oltre i farmaci attualmente disponibili che prendono di mira BCL6, i quali generalmente bloccano la proteina o ne causano la degradazione. “Non ci limitiamo ad alleviare la repressione esercitata da BCL6; stiamo anche stimolando attivamente l’espressione di questi geni della morte cellulare, ed è per questo che riusciamo a ottenere composti davvero potenti”, ha affermato Nix, paragonando la differenza tra rilasciare gradualmente il freno di un’auto e premere a fondo l’acceleratore.
La colla molecolare ha rafforzato l’effetto
Per capire perché la molecola fosse così efficace, i ricercatori hanno utilizzato i raggi X per esaminare la struttura a livello atomico della sua forma cristallizzata e osservare con precisione come si unisse alle proteine. La struttura risultante ha rivelato una caratteristica inaspettata: una volta che TCIP3 univa le proteine, queste formavano tra loro diversi contatti chimici aggiuntivi che contribuivano a mantenere stabile l’intero complesso. Queste interazioni extra rendevano la molecola ibrida più potente di quanto i ricercatori avessero previsto.
“Abbiamo utilizzato studi strutturali e misurazioni biofisiche per determinare che TCIP3 agisce come una sorta di colla molecolare, ancorando insieme queste proteine“, ha affermato Gourisankar. I risultati strutturali hanno permesso ai chimici di rendere più rigido il legame tra le due metà della molecola, preservando i contatti utili invece di permettere alla molecola di flettersi e perdere energia. Il composto TCIP3 risultante ha ucciso le cellule di linfoma coltivate in laboratorio a concentrazioni molto basse.
Nei topi trattati i tumori sono scomparsi
I ricercatori hanno quindi impiantato cellule di linfoma umano nei topi e hanno lasciato che i tumori si sviluppassero prima di somministrare agli animali TCIP3 due volte al giorno. “Dopo 11 giorni, i tumori trattati con TCIP3 erano completamente scomparsi, mentre quelli degli animali di controllo erano rimasti”, ha affermato Nix. Gli animali trattati non hanno mostrato segni evidenti di tossicità e gli esami del sangue non hanno rilevato un aumento dei segnali infiammatori, sebbene TCIP3 abbia eliminato anche i centri germinativi, ovvero gruppi di cellule immunitarie in rapida divisione che dipendono fortemente da BCL6 e sono lo stesso tipo di cellule che diventano anomale nel linfoma.
Questo effetto ha inoltre indicato un’altra possibile applicazione. Le cellule del centro germinativo contribuiscono a determinate malattie autoimmuni, tra cui l’artrite reumatoide e la miastenia grave, il che ha portato i ricercatori a ipotizzare che molecole simili a TCIP3 potrebbero in futuro rivelarsi utili contro queste patologie.
TCIP3 e i composti correlati richiedono ancora un lavoro considerevole prima di poter essere testati clinicamente. La molecola necessita di ulteriori perfezionamenti chimici e di valutazioni su altre specie animali prima che si possano prendere in considerazione studi sull’uomo. Ciononostante, la strategia più ampia – che prevede l’utilizzo di molecole bivalenti, o a due teste, per reindirizzare anziché semplicemente inibire una proteina che promuove il cancro – potrebbe essere adattabile ad altri bersagli. I ricercatori sono ora alla ricerca di altre proteine coinvolte nella crescita tumorale che potrebbero essere manipolate in modo simile.
“Questo potrebbe essere un approccio efficace per affrontare altri repressori della morte cellulare o fattori di trascrizione che controllano i geni che vogliamo attivare nel cancro”, ha affermato Nix.
Riferimento: Cell