Come i tumori cerebrali si adattano attraverso ecosistemi complessi

Nonostante i progressi della tecnologia medica e una comprensione in continua evoluzione dei meccanismi di progressione del cancro, ricercatori e medici si trovano ad affrontare una serie di sfide lungo la strada per trovare una cura per le forme più aggressive di cancro. Questo è particolarmente vero per il glioblastoma multiforme, la forma più comune e più aggressiva di cancro al cervello umano.

Il glioblastoma è universalmente fatale. Alcuni dei segni più distruttivi di questi tumori, come la crescita incontrollata e invasiva nei tessuti sani, rendono questa forma di cancro al cervello molto difficile da trattare. Le persone non trattate lasciate in genere sopravvivono in genere solo per pochi mesi. L'attuale gold standard per il trattamento è una combinazione di chirurgia, chemioterapia e radioterapia, ma raramente estende la sopravvivenza dei pazienti oltre due anni poiché i tumori più resistenti ricrescono sempre. La capacità delle cellule di adattarsi, evolversi ed eludere permette alle cellule tumorali più resistenti di sviluppare meccanismi di difesa contro il trattamento convenzionale.

Le cellule tumorali sono uniche come i fiocchi di neve

Per capire come i tumori di glioblastoma possono evolvere per diventare più resistenti, è importante riconoscere i tumori cerebrali non come tessuti uniformi, ma come popolazioni complesse di tipi cellulari diversi, dinamici e trasformanti.

 

Nei tessuti sani, un sistema coordinato di molecole regola strettamente il tasso di divisione cellulare ed espressione dei geni in risposta a segnali ambientali. Nelle cellule tumorali, questo meccanismo viene compromesso e le cellule iniziano a dividersi in modo incontrollabile e costruiscono mutazioni genetiche. Mentre le cellule si riproducono, l'identità genetica della prole evolve con ogni nuova divisione.


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Stiamo anche trovando sempre più prove che i tumori di glioblastoma sono mantenuti da una piccola cache di cellule staminali tumorali. Queste stanno lentamente dividendo, cellule resistenti che sono in grado di trasformarsi in molti diversi tipi di cellule nelle giuste condizioni e ricostruire i tumori con nuove cellule di diverso profilo genetico.

Molti di questi tipi di cellule possiedono caratteristiche di sopravvivenza. Le cellule che si dividono rapidamente possono sfuggire al trattamento chirurgico, ad esempio, crescendo e replicando più in profondità nel cervello dove un ambiente più permissivo consente loro di espandersi con meno minacce al loro benessere. Queste cellule fuggitive si diffondono spesso attraverso il cervello, dirottando e migrando lungo i vasi sanguigni. Questa invasione e migrazione pone un tampone di tessuto sano tra la massa tumorale e il bisturi del chirurgo.

La chirurgia può anche essere contrastata attraverso un processo noto come angiogenesi, che è la produzione di nuovi vasi sanguigni segnalati dalle cellule tumorali per fissare nuove linee di alimentazione nutrizione. Molte cellule all'interno del tumore possiedono una cassetta degli attrezzi di geni da segnalare per questi nuovi rifornimenti.

Anche alcune cellule tumorali cerebrali esprimono geni come MGMT, Che garantisce la capacità di riparare i danni al DNA indotti da chemioterapia e bypass morte cellulare programmata. Considerando che temozolomide, l'attuale farmaco usato per trattare il glioblastoma, agisce danneggiando il DNA attraverso un processo noto come metilazione, le cellule che sono positive al MGMT possono resistere agli effetti del farmaco. Poiché le cellule tumorali facilmente esposte e quelle sensibili ai farmaci e alle radiazioni vengono eliminate, le cellule con questi tratti di sopravvivenza sono selezionate per l'espansione e possono diventare il tipo di cellula dominante all'interno di una massa tumorale.

I tumori sono ecosistemi turbolenti

Confrontando il paesaggio del tumore a un ecosistema, siamo in grado di applicare un modello evolutivo di adattabilità, pressioni ambientali e selezione. In un ecosistema, numerose specie di vita vegetale e animale competono per risorse limitate, mantenendo un equilibrio dinamico di potere. Se interferiamo con una specie, un concorrente può ereditare una quota maggiore delle risorse e avere più spazio per espandersi.

 

Questi principi possono essere applicati all'habitat del tumore, poiché diversi tipi di cellule tumorali competono per lo spazio all'interno del cervello. Allo stesso modo, le cellule all'interno di un ecosistema tumorale seguono modelli che assomigliano al modello darwiniano della selezione naturale. La divisione delle cellule può produrre prole con mutazioni che li equipaggiano con strumenti per promuovere la produzione di nuovi vasi sanguigni e dividersi più rapidamente. Ciò garantisce loro un vantaggio competitivo per proteggere le risorse e riprodurle con successo.

trattamenti di nuova generazione

Una comprensione aggiornata dell'ambiente del cancro al cervello può promuovere la scoperta di opzioni di trattamento sfumate in futuro. Una strategia del genere sarebbe quella di ridurre al minimo l'evoluzione del tumore mantenendo le cellule in uno stato di divisione lentamente e rispondente al trattamento piuttosto che indirizzarle verso uno sradicamento generale. Affinché questa strategia sia realizzata, i ricercatori clinici potrebbero studiare nuovi modi per arrestare la progressione del glioblastoma rinviando e manomettendo il meccanismo che consente alle cellule tumorali di adattarsi nel loro ecosistema.

A recente studio modelli di computer usati di mappe del genoma dal Progetto Cancer Genome Atlas per identificare obiettivi come ERBB2 o EGFR per i quali sono già disponibili farmaci o trattamenti per il cancro o sottoposti a studi clinici. Molti di questi obiettivi sono ben noti nella ricerca sul cancro come strumenti sfruttati dalle cellule tumorali per sviluppare un vantaggio competitivo.

Concentrarsi su questi obiettivi può presentare un'opportunità per bloccare le capacità di segnalazione per tratti più aggressivi senza uccidere le cellule e fornire più spazio per uno sfidante. Questo essenzialmente distruggerebbe una parte delle cellule tumorali senza seriamente squilibrare l'ecosistema.

Una serie di interessanti sviluppi sono stati fatti nell'area di immunoterapia e medicina personalizzata attraverso il sequenziamento dell'intero genoma, ma questa tecnologia è ancora agli inizi. Una strategia in cui la popolazione cellulare di glioblastoma è tenuta pigra e placata piuttosto che turbolenta e competitiva può integrare i trattamenti attuali per migliorare la qualità della vita dei pazienti. Un tale approccio potrebbe acquistare i pazienti ancora qualche anno mentre sviluppiamo e perfezioniamo la prossima generazione di trattamento.

The Conversation

Darren Ó hilín è dottorando in Medicina Molecolare presso l'Università di Friburgo .

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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