Cancro-immagine: i ricercatori sanno da tempo che i pazienti spesso soffrono di anemia quando il cancro metastatizza alle ossa, ma non è mai stato chiaro il motivo. Ora, un team di ricercatori di Princeton ha scoperto esattamente cosa succede a livello cellulare; in questa immagine del midollo osseo umano, le cellule tumorali (evidenziate in rosso) prendono il controllo di cellule specializzate nel riciclaggio del ferro (evidenziate in verde e rosa), privando i globuli rossi di ferro e favorendo la crescita del tumore. Nel midollo osseo sano, i macrofagi che riciclano il ferro si radunerebbero attorno ai globuli rossi, ma in questo midollo canceroso si radunano attorno a un tumore. Crediti: Yujiao Han, Zhan Xu e Yibin Kang
Gli oncologi sanno da tempo che l’anemia, causata dalla mancanza di globuli rossi sani, spesso si manifesta quando il cancro metastatizza alle ossa, ma il motivo non è mai stato chiaro. Ora, un team di ricerca guidato dai ricercatori della Princeton University Yibin Kang e Yujiao Han ha scoperto esattamente come ciò avviene nel cancro al seno metastatico e che coinvolge una sorta di dirottamento cellulare. La ricerca mira a contribuire a rallentare le metastasi ossee, una delle forme di cancro più letali.
In uno studio pubblicato sulla rivista Cell il 3 settembre, Kang e Han rivelano che le cellule tumorali prendono di fatto il controllo di una cellula specializzata che normalmente ricicla il ferro nelle ossa, nota come macrofago dell’isola eritroblastica (EBI). Questo priva i globuli rossi del ferro necessario e aiuta il tumore a continuare a crescere nell’osso.
Comprendere il cancro metastatico, ovvero il cancro che cresce e si diffonde in altre parti del corpo oltre alla sede del tumore originale, è di fondamentale importanza. È una delle forme di cancro più letali e non esiste una cura. Tra i pazienti che muoiono di cancro al seno e alla prostata, il 70% presenta metastasi ossee.
“La speranza è di rallentare o curare le metastasi ossee e, allo stesso tempo, alleviare le complicazioni dell’anemia“, ha affermato Han, autore principale dello studio e ricercatore associato presso il Dipartimento di Biologia Molecolare di Princeton.
Capire il terreno in cui cresce il cancro
Kang ha spiegato che la scoperta rappresenta una nuova direzione di ricerca per il suo laboratorio, che sposta l’attenzione dai “semi” del cancro al “terreno” in cui cresce all’interno di un organo metastatico. Questa idea, nota come “ipotesi del seme e del terreno”, fu proposta per la prima volta più di un secolo fa dal chirurgo britannico Stephen Paget.
Per gran parte degli ultimi due decenni, Kang, Professore di biologia molecolare Warner-Lambert/Parke-Davis a Princeton, e molti altri nel campo della biologia del cancro si sono concentrati principalmente sulle cellule tumorali stesse (i “semi”) e su come si adattano a diffondersi e crescere nelle ossa. “Ma per comprendere veramente le metastasi”, ha affermato, “è altrettanto importante studiare il terreno, l’ambiente circostante che nutre o inibisce il cancro”.
Fino a poco tempo fa, tuttavia, il “suolo” del midollo osseo era rimasto in gran parte inesplorato. “Era un enorme buco nero“, ha detto Kang, che è anche membro fondatore della sezione di Princeton del Ludwig Institute for Cancer Research. “Non avevamo una comprensione completa della composizione di questo suolo”.
La situazione ha iniziato a cambiare con l’avvento di tecnologie avanzate di marcatura cellulare e sequenziamento di singole cellule, che hanno permesso al team di Kang di mappare il midollo osseo con un dettaglio senza precedenti. Kang, Han e colleghi sono stati in grado di identificare e visualizzare gruppi di macrofagi specializzati che si radunavano attorno al tumore: cellule che avrebbero dovuto supportare la produzione di globuli rossi ma che, invece, sono state deviate per supportare il cancro.
Come le cellule cancerose ingannano quelle sane
“In condizioni di salute, questi macrofagi agiscono come “cellule nutrici”, fornendo ferro ai globuli rossi in via di sviluppo affinché possano maturare e trasportare ossigeno. Ma in presenza di metastasi ossee, il tumore attira questi macrofagi al suo fianco tramite molecole di segnalazione, quindi ne devia il ferro dai globuli rossi. Inoltre, l’alterazione va oltre la semplice perdita di ferro”, spiega Kang, Han.
Kang e Han hanno scoperto che i macrofagi sfruttati dal tumore non riescono a supportare la fase finale di maturazione dei globuli rossi, ovvero l’espulsione dei loro nuclei, rallentando ulteriormente lo sviluppo dei globuli rossi e peggiorando l’anemia. “Questo priva il midollo osseo del ferro necessario per una sana produzione di globuli rossi e blocca i globuli rossi nel loro stato immaturo, lasciando i pazienti anemici“, aggiunge.
Allo stesso tempo, le cellule tumorali sfruttano il ferro sottratto a proprio vantaggio. Si adattano imitando i globuli rossi. Sotto la guida di un fattore di trascrizione delle cellule del sangue chiamato GATA1, le cellule tumorali iniziano a produrre emoglobina, la stessa proteina che trasporta l’ossigeno e che riempie i globuli rossi. Questa “mimica dei globuli rossi” consente al tumore di prosperare nell’ambiente povero di ossigeno dell’osso, proteggendo le cellule tumorali dallo stress e aiutandole a sopravvivere.
In breve, il tumore crea un circolo vizioso: sfrutta il sistema di riciclaggio del ferro dell’osso per autoalimentarsi, sabotando contemporaneamente la capacità dell’organismo di produrre nuovi globuli rossi.
“In sostanza è un lupo che si traveste da pecora mangiando cibo simile a quello delle pecore, e questo lo aiuta a sopravvivere meglio nell’ambiente”, ha affermato Kang, che è anche Direttore associato del Rutgers Cancer Institute del New Jersey.
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Sebbene lo studio attuale si sia concentrato sul carcinoma mammario metastatico, i risultati sono stati estesi ad altri importanti tipi di cancro e hanno ampie implicazioni. Svelando come i tumori manipolano l’ambiente circostante, il lavoro apre nuove strade per terapie progettate non solo per rallentare o arrestare le metastasi ossee, ma anche per alleviare la debilitante anemia che spesso le accompagna.
Fonte: Cell