Un’analisi più approfondita delle cellule tumorali con cromosomi in eccesso ha rivelato caratteristiche sorprendenti legate a tumori a crescita più rapida e più pericolosi, indicando potenziali nuovi indicatori della gravità della malattia.
Le cellule tumorali sono note per la loro capacità di infrangere le leggi della biologia. Una delle violazioni più eclatanti si verifica quando una cellula raddoppia improvvisamente l’intero suo patrimonio genetico, creando una versione di se stessa sovraccaricata di cromosomi che dovrebbe essere instabile e vulnerabile. Eppure, in molti tumori, queste cellule anomale non solo sopravvivono, ma spesso contribuiscono a dare origine ad alcune delle forme più letali della malattia.
I ricercatori del Virginia Tech hanno scoperto nuovi indizi su come ciò avvenga. Il loro lavoro suggerisce che anche un piccolo numero di queste cellule geneticamente anomale può rimodellare l’ambiente tumorale e potrebbe aiutare a prevedere quali tumori hanno maggiori probabilità di comportarsi in modo più aggressivo. I risultati, pubblicati su Proceedings of the National Academy of Sciences and Cancer Research, indicano caratteristiche precedentemente trascurate che potrebbero in futuro migliorare il modo in cui gli scienziati valutano il rischio di cancro.
Quando le cellule acquisiscono cromosomi extra
Al centro della ricerca ci sono le cellule tetraploidi, che contengono quattro set completi di cromosomi anziché i due normalmente presenti nelle cellule umane sane.
Le cellule sono progettate per copiare e distribuire con precisione i propri cromosomi durante la divisione cellulare. Quando questo processo non funziona correttamente, il numero di cromosomi può risultare anomalo, dando luogo a una condizione nota come instabilità cromosomica. Tali anomalie sono tra le caratteristiche più comuni del cancro e sono spesso associate a tumori che si evolvono rapidamente e resistono ai trattamenti.
Da anni gli scienziati sanno che le cellule tetraploidi compaiono frequentemente durante lo sviluppo dei tumori. I pazienti i cui tumori contengono queste cellule spesso presentano una prognosi peggiore, ma le ragioni di questo fenomeno sono rimaste finora poco chiare.
Megan Sweet e Mat Bloomfield, studenti laureati del Virginia Tech, in collaborazione con la biologa cellulare Daniela Cimini, hanno trascorso anni a studiare cosa accade quando le cellule tumorali acquisiscono un set extra di cromosomi.
Gli alleati nascosti di un tumore
I ricercatori hanno creato cellule tumorali tetraploidi forzando le cellule a duplicare i loro cromosomi senza completare la fase finale della divisione cellulare. Le cellule risultanti contenevano il doppio del materiale genetico normale.
Quando il team ha confrontato i tumori formati da cellule cancerose diploidi normali e da cellule cancerose tetraploidi nei topi, si è imbattuto in una sorpresa.
Con lo sviluppo dei tumori, le cellule tetraploidi sono effettivamente diventate meno numerose. Nonostante la loro diminuzione numerica, tuttavia, i tumori sono cresciuti di dimensioni e più rapidamente.
La spiegazione sembrava risiedere nel microambiente tumorale, il complesso ecosistema di cellule che circonda il tumore.
I ricercatori hanno scoperto che le cellule tetraploidi favoriscono il reclutamento di cellule stromali, un gruppo di cellule del tessuto connettivo non cancerose che forniscono supporto strutturale ai tessuti. Gli scienziati riconoscono sempre più che i tumori non crescono in isolamento. Al contrario, interagiscono costantemente con le cellule circostanti, spesso manipolandole in modi che promuovono la crescita e la diffusione del cancro.
“La presenza anche di una piccola frazione di queste cellule tetraploidi può favorire il reclutamento di ulteriori cellule non cancerose che supportano l’ulteriore progressione del tumore”, ha affermato Sweet.
Questa scoperta suggerisce che le cellule tetraploidi potrebbero agire meno come fattori diretti di crescita tumorale e più come agenti biologici che alterano l’ambiente circostante in modi che favoriscono la proliferazione dei tumori.
L’importanza inattesa delle dimensioni cellulari
Un secondo studio ha condotto i ricercatori in una direzione completamente diversa.
Bloomfield ha generato cellule tumorali umane tetraploidi e ha isolato singoli cloni cellulari per un esame più approfondito. Poiché le cellule tetraploidi contengono il doppio del materiale genetico rispetto alle cellule normali, il team si aspettava che fossero tutte sostanzialmente più grandi.
Al contrario, alcuni cloni erano dal 25 al 30 percento più piccoli del previsto.
Quella differenza si è rivelata importante.
Le cellule tetraploidi più piccole si sono comportate in modo costantemente più aggressivo rispetto alle loro controparti più grandi. Crescevano più velocemente, invadevano più facilmente i tessuti circostanti e mostravano una maggiore resistenza ai farmaci antitumorali e a quelli che inducono stress comunemente utilizzati.
“I cloni più piccoli sono più aggressivi”, ha affermato Bloomfield. “Crescono più velocemente, sono più invasivi e più resistenti ai comuni farmaci antitumorali e a quelli che inducono stress”. Esperimenti successivi sui topi hanno confermato questo schema. I tumori contenenti cellule tetraploidi più piccole tendevano ad espandersi più rapidamente, e questa tendenza è emersa in diverse tipologie di cancro, tra cui il cancro del colon-retto e il cancro al seno.
Un potenziale nuovo indizio per prevedere l’esito del cancro
I ricercatori si sono quindi chiesti se la stessa relazione potesse essere osservata anche nei pazienti.
Utilizzando i dati del Cancer Genome Atlas, un importante database sul cancro contenente migliaia di campioni di pazienti, hanno scoperto che “le cellule tetraploidi di dimensioni ridotte erano associate a una minore sopravvivenza e a prognosi peggiori in diversi tipi di cancro”.
Il risultato suggerisce che la dimensione cellulare stessa potrebbe veicolare importanti informazioni biologiche.
“Sapevamo già che la tetraploidia può rendere le cellule più tumorigeniche, ma ora sappiamo che, se si considera anche la dimensione delle cellule, il potenziale tumorigenico può essere più predittivo“, ha affermato Cimini.
Guardando oltre la cellula cancerosa
Le scoperte del team del Virginia Tech evidenziano quanto resti ancora da imparare su questi aspetti trascurati della biologia del cancro. Comprendendo perché alcune cellule tetraploidi diventano particolarmente pericolose, i ricercatori sperano di scoprire nuovi modi per identificare i tumori ad alto rischio e, in definitiva, sviluppare strategie migliori per curarli.
Per Sweet, queste scoperte iniziano con un compito apparentemente semplice: tagliare i tumori in sezioni quasi trasparenti, uno strato sottile alla volta.
Riferimenti: Cancer Research