Cancro al polmone-immagine: un lobo polmonare di un topo esposto a un cancerogeno. Le cellule che esprimono il marcatore delle cellule basali KRT5 sono state marcate con fluorescenza e possono essere osservate diffondersi in tutto l’albero bronchiale. Credit: UCL.
Un nuovo studio condotto su topi ed esseri umani dai ricercatori dell’UCL, del Wellcome Sanger Institute e dell’Università di Cambridge, ha scoperto la “cellula di origine” del cancro al polmone e il modo in cui diventa dominante nel polmone.
Lo studio, pubblicato su Science, ha scoperto che una popolazione di cellule basali presenti nella trachea surclassa gli altri tipi di cellule e diventa dominante, arrivando a invadere e occupare vaste aree del polmone.
È da queste cellule, che esprimono un gene chiamato Krt5 che contribuisce a costruire la struttura cellulare, che si sviluppa il carcinoma squamocellulare polmonare (LUSC). Il team di ricerca afferma che i risultati aprono la strada a una diagnosi precoce, e forse persino alla prevenzione, del cancro al polmone in futuro.
Il cancro ai polmoni rimane la principale causa di morte per cancro in tutto il mondo, presentandosi spesso in uno stadio avanzato e incurabile. Il LUSC è il secondo sottotipo più comune di cancro ai polmoni e si sviluppa quando le cellule accumulano danni continui dovuti all’esposizione a tossine, solitamente derivanti dal fumo.
Di conseguenza, le cellule diventano sempre più disorganizzate e alla fine formano aree di tessuto danneggiato (lesioni precancerose) nel rivestimento delle vie aeree. Ma i cambiamenti biologici che si verificano nelle cellule durante la transizione da uno stato normale a uno precanceroso sono sconosciuti.
Il Professor Sam Janes, autore principale dello studio presso la Divisione di Medicina dell’UCL, ha affermato: “In questo studio, ci siamo prefissati di comprendere i cambiamenti che si verificano prima dello sviluppo del carcinoma squamocellulare del polmone e da quale tipo di cellula ha origine questo tumore. Abbiamo scoperto che un sottoinsieme di cellule che esprime il gene Krt5 diventa dominante e inizia a estromettere le cellule normali. Questa espansione diventa drammatica e alla fine i discendenti di poche cellule originarie della trachea invadono e conquistano le cellule normali, in alcuni casi arrivando a popolare interi lobi polmonari. Sono queste cellule che alla fine formano il cancro al polmone”.
“Comprendendo la ‘cellula di origine’ dove hanno inizio questi cambiamenti e come si sviluppano, l’obiettivo è riuscire a progettare strategie per prevenire in primo luogo il cancro ai polmoni o almeno rilevarlo molto prima“, ha aggiunto.
Per studiare le origini del carcinoma squamocellulare polmonare, il team ha etichettato le cellule basali che esprimono Krt5 nella trachea di due gruppi di topi, in modo da poter monitorare nel tempo i discendenti di queste cellule.
Un gruppo di topi è stato poi esposto a una sostanza cancerogena (sostanza che causa il cancro) per osservare come questa influisse sul normale comportamento delle cellule nelle vie aeree.
In questo gruppo, alcune di queste cellule basali si sono moltiplicate gradualmente prima di diffondersi nei polmoni, mentre nel gruppo di controllo le cellule basali e le loro discendenti sono rimaste nella loro posizione originale nella trachea.
La Dott.ssa Sandra Gómez-López, prima autrice dello studio della Divisione di Medicina dell’UCL, ha affermato: “In circostanze normali, il rivestimento delle vie aeree è costituito da cellule staminali basali e da cellule luminali, che contribuiscono a proteggere il polmone. Quando le cellule basali si dividono, danno origine a nuove cellule basali o a cellule luminali.
Le cellule luminali svolgono funzioni essenziali nelle vie aeree: le cellule secretorie producono sostanze protettive, mentre le cellule ciliate aiutano a spostare le particelle inalate.
“Esiste un equilibrio naturale tra le diverse popolazioni e tipologie cellulari, ma quando queste popolazioni cellulari vengono esposte a cancerogeni come quelli presenti nel fumo di tabacco, questo equilibrio viene alterato. I nostri esperimenti hanno dimostrato che popolazioni di cellule provenienti da poche cellule basali danneggiate nella trachea diventano gradualmente dominanti, prendendo il controllo di vaste aree del polmone”, diice
Un ulteriore sequenziamento dell’RNA a singola cellula di cellule tracheali di topi (confrontando le cellule di controllo sane con quelle esposte a un cancerogeno) ed esseri umani (confrontando le cellule di fumatori non fumatori con quelle di fumatori) ha rivelato che quando queste cellule basali danneggiate colonizzano le vie aeree, una popolazione di cellule di transizione che esprimono un gene diverso, Krt13, diventa più abbondante, mentre alcuni tipi di cellule luminali diventano scarsi.
I ricercatori hanno anche eseguito il sequenziamento del DNA di campioni di trachea e polmoni umani di persone che avevano fumato. Come nell’esperimento sui topi, i risultati hanno mostrato che cellule provenienti da lesioni precancerose separate, a volte presenti in entrambi i polmoni della stessa persona, discendevano ancora una volta dalla stessa cellula basale danneggiata.
I ricercatori mirano a utilizzare queste conoscenze per sviluppare test in grado di rilevare i primi stadi del cancro al polmone, che si verificano quando le cellule appaiono normali, nella speranza di facilitare interventi più precoci. Comprendere come queste cellule diventino così dominanti nel polmone potrebbe anche consentire lo sviluppo di nuovi farmaci per arrestare questo processo, aumentando la prospettiva di prevenire questi tumori in futuro.
La Dott.ssa Talisia Quallo, Responsabile del Programma di Ricerca in Diagnosi Precoce presso Cancer Research UK, ha dichiarato: “Il cancro ai polmoni è la causa di morte per cancro più comune nel Regno Unito, rappresentando un decesso su cinque di tutti i tumori. La malattia viene spesso diagnosticata in fase avanzata, quindi è importante trovare il modo di diagnosticarla precocemente, quando ci sono le migliori possibilità di successo”.
Questa ricerca rivela i primi passaggi cellulari che precedono lo sviluppo del carcinoma squamocellulare polmonare, una forma comune di cancro ai polmoni, e identifica il tipo di cellula da cui si sviluppa questo tumore. Sono necessarie ulteriori ricerche, ma in futuro queste informazioni potrebbero aiutare gli scienziati a sviluppare nuovi modi per rilevare la malattia in fase precoce o addirittura prevenirne l’insorgenza.
Il Professor Peter Campbell, autore dello studio presso l’Università di Cambridge e in precedenza presso il Wellcome Sanger Institute, ha affermato: “Capire perché il cancro ai polmoni si sviluppa in un determinato modo può aiutare ricercatori e medici a trovare nuovi modi per prevedere o rilevare i tumori in fase precoce, contribuendo a ottenere i migliori risultati possibili. Per me, uno degli aspetti più interessanti della nostra ricerca è stato scoprire che il carcinoma polmonare a cellule squamose si sviluppa da una cellula precursore una volta che ha trovato un ambiente particolare nel polmone, con lo spazio per crescere e cambiare geneticamente”.
“Abbiamo scoperto che quando si presentano questi ambienti specifici, il rischio di cancro ai polmoni aumenta drasticamente. In futuro, potrebbe essere possibile ricercare queste sezioni nei soggetti a rischio di cancro e sviluppare piani di trattamento per prevenire o curare il cancro ai polmoni il più presto possibile“, ha concluso.
Fonte:Science