Il virus Zika elimina il tumore umano avanzato nel sistema nervoso centrale dei roditori

Immagine: sfera tumorale composta da cellule staminali umane di medulloblastoma infette da Zika (rosso). Credit: Hug-Cell.

Uno studio brasiliano pubblicato il 26 aprile sulla rivista Cancer Research, mostra per la prima volta in vivo che il virus Zika può essere usato come uno strumento per trattare i tumori del sistema nervoso centrale umano (SNC).

Dopo aver iniettato piccole quantità di patogeno nel cervello dei topi con uno stadio avanzato della malattia, gli scienziati hanno osservato una significativa riduzione della massa tumorale e un aumento della sopravvivenza. In alcuni casi, il tumore è stato completamente eliminato, anche quando la malattia si era metastatizzata nel midollo spinale.

“Siamo entusiasti della possibilità di testare il trattamento nei pazienti umani e ne stiamo già discutendo con gli oncologi, abbiamo anche richiesto un brevetto per il protocollo terapeutico utilizzato nei roditori”, ha detto Mayana Zatz, Prof.ssa dell’ Istituto di Bioscienze dell’Università di San Paolo (IB-USP) in Brasile e Direttore del Centro di ricerca sulle cellule staminali e genoma umano (HUG-CELL), uno dei centri di ricerca, innovazione e divulgazione sostenuto dalla Fondazione di ricerca di San Paolo – FAPESP.

Zatz ha condotto lo studio al fianco di Oswaldo Keith Okamoto, Professore presso IB-USP e membro di HUG-CELL. Il gruppo di ricerca comprendeva scienziati del Butantan Institute, National Bioscience Laboratory (LNBio) del Brasile e l’Università Federale di San Paolo (UNIFESP).

“I nostri risultati suggeriscono che Zika ha un’affinità ancora maggiore con le cellule tumorali del sistema nervoso centrale rispetto alle cellule staminali neurali sane [gli obiettivi principali del virus nel cervello dei feti esposti durante la gravidanza] e che quando infetta le cellule tumorali, le distrugge rapidamente”, dice Okamoto.

Nel suo laboratorio presso IB-USP, Okamoto ha dedicato gli ultimi anni allo studio di un gruppo di geni che, quando espressi nei tumori maligni, conferiscono alle cellule tumorali proprietà simili a quelle delle cellule staminali, rendendole più aggressive e resistenti al trattamento.

Secondo Okamoto, queste cellule tumorali con caratteristiche simili alle cellule staminali sono state osservate in vari tipi di tumori solidi, compresi quelli che colpiscono il sistema nervoso centrale. I dati nella letteratura scientifica suggeriscono che questi geni aiutano la diffusione del cancro attraverso l’organismo e ripristinano la crescita del tumore dopo che la chemioterapia e la radioterapia hanno praticamente eliminato la malattia.

“Le nostre ricerche e studi di altri gruppi hanno dimostrato che il virus Zika causa microcefalia perché infetta e distrugge le cellule staminali neurali nel feto, prevenendo la formazione di nuovi neuroni, così abbiamo avuto l’idea di indagare se il virus attacca anche le cellule staminali tumorali nel sistema nervoso centrale “, ha detto Okamoto.

Metodologia

Lo studio appena pubblicato si è concentrato su quelli che sono noti come tumori del CNS embrionale. Gli esperimenti sono stati condotti con tre linee di cellule tumorali umane: due derivate dal medulloblastoma e la terza da un tumore teratoide / rabdoide atipico (AT / RT).

Come ha spiegato Okamoto, entrambi i tipi di cancro sono causati da aberrazioni genetiche o epigenetiche nelle cellule staminali e nei progenitori neurali durante lo sviluppo embrionale, quando il sistema nervoso è in costruzione.

“Le cellule staminali neuronali che subiscono queste alterazioni danno luogo a cellule tumorali in una fase successiva e formano tumori aggressivi a crescita rapida che possono manifestarsi poco dopo la nascita o fino all’adolescenza”, ha spiegato Okamoto.

Nella prima fase della loro ricerca, il gruppo ha testato in vitro se Zika fosse in grado di infettare queste tre linee di cellule tumorali del SNC, così come le cellule di altri tipi frequenti di tumore, come il cancro della mammella, della prostata e del colon-retto.

I ricercatori hanno eseguito uno studio di aumento della dose, aggiungendo quantità costantemente più grandi di virus Zika alle cellule tumorali coltivate fino a quando non hanno trovato la quantità che ha promosso l’infezione. La microscopia a immunofluorescenza ha confermato che il virus aveva effettivamente invaso le cellule tumorali e iniziato a replicarsi al loro interno.

“Abbiamo osservato che piccole quantità di Zika erano sufficienti per infettare le cellule tumorali del SNC”, ha detto Okamoto. ” I virus Zika hanno anche infettato le cellule tumorali della prostata, ma molto meno, mentre una dose virale di grandi dimensioni non è riuscita a causare l’infezione nelle cellule del cancro al seno e del colon-retto”.

Il secondo esperimento consisteva nel confrontare la capacità di Zika di infettare cellule staminali neurali sane ottenute da cellule staminali pluripotenti indotte (cellule adulte riprogrammate in laboratorio per comportarsi come cellule staminali) e cellule staminali tumorali del SNC.

“Abbiamo infettato entrambi i tipi di cellule in vitro e abbiamo riscontrato che le cellule staminali tumorali erano ancora più suscettibili alla distruzione da parte di Zika rispetto alle cellule staminali neurali sane”, ha detto Okamoto. “In questo stesso esperimento, abbiamo esposto i neuroni maturi differenziati dalle cellule staminali neurali umane a Zika e abbiamo scoperto che non erano stati infettati o distrutti dal virus”.

“Questa è una buona notizia, dal momento che il nostro obiettivo specifico è quello di distruggere le cellule tumorali“, ha osservato Zatz.

“Le cellule staminali neurali utilizzate nell’esperimento”, ha spiegato il ricercatore, “sono state ottenute durante uno studio precedente condotto dal gruppo su coppie di gemelli discordanti – casi in cui solo un gemello era affetto dal virus sebbene entrambi fossero stati ugualmente esposti durante la gravidanza”.

Secondo Okamoto, la linea cellulare AT / RT era la più sensibile alle infezioni.

“Abbiamo analizzato il profilo genetico e molecolare di queste linee cellulari in modo molto approfondito e questa analisi ha incluso il sequenziamento dell’intero esoma [per cercare le varianti che causano la malattia negli esoni, i pezzi di geni che codificano per le proteine], l’espressione genica globale e le alterazioni cromosomiche” spiega il ricercatore. “Abbiamo concluso che questa linea di cellule tumorali era non solo più sensibile al virus rispetto alle altre, ma anche più strettamente simile alle caratteristiche molecolari delle cellule staminali neurali sane”.

I risultati preliminari del gruppo suggeriscono che Zika può anche infettare e distruggere altri tipi di tumore del SNC come il glioblastoma e l’ependimoma.

( Vedi  anche: Il virus Zika uccide le cellule staminali del glioblastoma).

Saggi in vivo

Nella terza e ultima parte del progetto i ricercatori hanno condotto saggi in vivo con topi immunodepressi, iniettando cellule tumorali umane da medulloblastoma e AT / RT in diversi gruppi.

In questo modello di studio, il tumore è indotto nei ventricoli laterali del cervello, si diffonde ad altre regioni del sistema nervoso centrale e quindi scende il midollo spinale, imitando il cancro umano avanzato.

Dopo aver indotto il tumore, i ricercatori hanno iniettato una piccola dose di Zika nei ventricoli laterali di alcuni topi.

“Il volume del tumore è stato significativamente ridotto nel gruppo trattato, in alcuni casi sia il tumore che le metastasi spinali sono stati completamente eliminate“, ha detto Okamoto.

Il più grande aumento del tempo di sopravvivenza è stato osservato negli animali con AT / RT. Mentre il gruppo non trattato è sopravvissuto fino a 30 giorni, i topi iniettati con Zika in questo gruppo sono sopravvissuti fino a 80 giorni.

“Anche quando il tumore è stato completamente eliminato, gli animali alla fine sono morti per complicazioni del cancro in stadio avanzato“, ha detto Okamoto. “È possibile che i tassi di sopravvivenza possano allungarsi ancora di più se i pazienti vengono trattati in una fase precedente. Questo è qualcosa che dobbiamo indagare”.

I ricercatori hanno anche iniettato il virus in un gruppo di topi immunodepressi che non avevano cancro indotto. In questo caso, il virus è circolato più a lungo nell’organismo e gli animali sono morti per l’infezione virale dopo solo due settimane.

“I topi immunosoppressi sono altamente sensibili a qualsiasi patogeno, ma abbiamo dovuto usare questo modello perché è l’unico in cui le cellule tumorali umane sono in grado di proliferare”, ha spiegato Okamoto.

Quando i ricercatori hanno cercato di scoprire perché il virus fosse più letale negli animali senza cancro che negli animali malati, i ricercatori hanno scoperto che le particelle virali create quando Zika infettava le cellule tumorali erano meno virulente, il che significa che erano meno capaci di infettare nuove cellule sane.

“Tutti questi risultati presi insieme suggeriscono che vari tipi di tumori CNS aggressivi possono essere trattati con un qualche tipo di approccio che coinvolge Zika in futuro”, ha detto Okamoto. “Prima di tutto, tuttavia, abbiamo bisogno di indagare più profondamente quali tipi di tumore rispondono a questo effetto oncolitico, quali sono i benefici di questo trattamento e quali sono gli effetti collaterali dell’esposizione al virus”.

Parallelamente allo sviluppo della ricerca teorica in laboratorio, il gruppo ha in programma di passare alle sperimentazioni cliniche sugli esseri umani. “Oggi ci sono poche opzioni per il trattamento di questi tumori”, ha detto Zatz. “L’idea è di iniziare con due o tre pazienti che non rispondono alle terapie convenzionali e quindi intraprendere una sperimentazione più ampia con più pazienti”.

Secondo Zatz, il fatto che migliaia di brasiliani siano stati contagiati da Zika durante l’epidemia del 2015 suggerisce che la procedura è sufficientemente sicura. “Circa l’80% delle persone infette non ha mai manifestato sintomi, la maggior parte dell’ altro 20% ha mostrato sintomi lievi molto meno aggressivi di quelli della dengue o degli effetti avversi della chemioterapia”, ha spiegato il ricercatore.

Zatz ha sottolineato l’importanza del programma RIDC di FAPESP nel rendere possibile questo tipo di ricerca. “Consente ai ricercatori con diversi tipi di competenze di collaborare e ottenere risultati molto rapidamente, il che può fare la differenza”.

Fonte: Cancer Research