I ricercatori del Jonsson Comprehensive Cancer Center dell’UCLA hanno identificato un nuovo ruolo per una proteina chiamata chinasi extracellulare regolata dal segnale (ERK) in un percorso attivato dall’interferone gamma che può innescare l’autodistruzione delle cellule tumorali. Gli esperti
hanno scoperto che la segnalazione dell’interferone gamma causava l’iperattivazione di ERK nelle linee cellulari di melanoma umano.
La proteina ERK, quando iperattiva, provoca stress nella cellula e questo stress alla fine porta alla morte cellulare attraverso proteine specifiche chiamate DR5 e NOXA. La morte cellulare potrebbe essere prevenuta nel 74% di queste linee quando la segnalazione ERK fosse bloccata.
I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Molecular Cancer.
Interferone gamma: ecco come agisce
“La segnalazione ERK è sempre attiva a un livello basso nelle cellule di melanoma ed è importante per la sopravvivenza delle cellule tumorali”, ha affermato Ameya Champhekar, professore assistente aggiunto di medicina presso la David Geffen School of Medicine dell’UCLA e primo autore dello studio. “Tuttavia, i nostri dati mostrano che l’interferone gamma provoca un’iperattivazione del percorso ERK, che innesca la morte cellulare.
“Ciò stabilisce un nuovo paradigma nel campo secondo cui l’iperattivazione di un percorso coinvolto nella segnalazione oncogenica è dannosa per le cellule tumorali. Questa scoperta fa luce su come l’interferone-gamma arresta la crescita delle cellule tumorali e perché potrebbe non funzionare sempre, aiutandoci a comprendere meglio come superare la resistenza.”
L’interferone gamma, una molecola di segnalazione che stimola la risposta immunitaria , aiuta ad attivare il sistema immunitario per riconoscere e attaccare le cellule tumorali. Sebbene sia noto che l’interferone gamma inibisce la crescita delle cellule tumorali , il modo esatto in cui lo fa non è ancora del tutto chiaro. La comprensione del funzionamento dell’interferone gamma racchiude il potenziale per il targeting terapeutico di questo percorso e potrebbe razionalizzare lo sviluppo di nuovi trattamenti combinati.
Il team ha utilizzato varie tecniche di screening per comprendere in che modo l’interferone gamma influisce sulle cellule del melanoma e come potrebbe contribuire a arrestarne la crescita. Hanno eseguito genomica chimica e screening dell’intero genoma mirati a CRISPR/Cas9 utilizzando linee di melanoma derivate dai pazienti per scoprire nodi essenziali nel percorso di inibizione della crescita mediata dall’interferone gamma.
Gli scienziati hanno utilizzato anche il profilo trascrittomico per determinare quali percorsi di morte cellulare fossero attivati. Sono stati utilizzati esperimenti di imaging dal vivo abbinati a test di apoptosi per confermare il coinvolgimento di questi percorsi nel causare la morte delle cellule tumorali se esposte all’interferone gamma.
Anche se l’immunoterapia ha rivoluzionato il trattamento del cancro per i soggetti affetti da forme avanzate della malattia, funziona ancora solo in un piccolo sottogruppo di pazienti. L’interferone gamma è un’arma importante nell’arsenale delle cellule T che attaccano le cellule tumorali. Ricerche recenti mostrano che può diffondersi in profondità all’interno del tumore e ha il potenziale di causare effetti inibitori della crescita a lunga distanza sulle cellule tumorali. Tuttavia, fino ad ora, non era chiaro come la sua capacità di fermare la crescita del tumore potesse essere sfruttata per un beneficio clinico.
Questa nuova comprensione del percorso di inibizione della crescita dell’interferone gamma è un passo importante nel determinare come colpire meglio i tumori che non rispondono bene all’immunoterapia.
Un altro studio condotto da ricercatori del Jonsson Comprehensive Cancer Center dell’UCLA fa luce su come l’interferone gamma (IFN-y), una molecola di segnalazione che stimola la risposta immunitaria che aiuta ad attivare le cellule immunitarie, guida la risposta al trattamento nelle persone con melanoma avanzato in trattamento con una delle principali immunoterapie: il blocco del checkpoint immunitario.
Il team ha individuato due fattori principali che aiutano il sistema immunitario ad attaccare efficacemente il cancro: l’entità dell’infiltrazione di cellule T nel tumore che risulta dal rilascio del blocco del checkpoint immunitario e la corrispondente segnalazione a valle dell’interferone gamma.
Il blocco dei checkpoint immunitari che in precedenza limitavano l’attacco alle cellule tumorali guida l’espressione della segnalazione dell’interferone gamma, che amplifica la risposta immunitaria antitumorale portando alle risposte cliniche indotte dall’immunoterapia antitumorale.
“Ciò che i dati mostrano è che la terapia di blocco dei checkpoint immunitari funziona quando una risposta immunitaria preesistente contro il cancro può essere amplificata”, ha affermato l’autore senior Dr. Antoni Ribas, professore di medicina presso la David Geffen School of Medicine dell’UCLA e direttore del Tumor Programma di immunologia presso il Jonsson Comprehensive Cancer Center dell’UCLA. “Il cancro sta bloccando il modo in cui il sistema immunitario attacca le cellule tumorali attraverso i punti di controllo immunitari (chiamati CTLA-4 e PD-1).
E ogni volta che li rilasciamo, c’è una maggiore attivazione immunitaria che dipende dalla forza delle cellule T per produrre una citochina immunoattivante chiamata interferone gamma, con conseguente attivazione di oltre 600 geni che amplificano la risposta immunitaria antitumorale.
Nonostante il successo rivoluzionario delle immunoterapie, che sfruttano il sistema immunitario del corpo per attaccare meglio le cellule tumorali, solo un piccolo sottogruppo di pazienti beneficia della terapia antitumorale.
I ricercatori continuano a studiare le terapie utilizzando il sequenziamento genomico per comprendere meglio gli effetti del blocco del checkpoint immunitario nei pazienti affetti da cancro, in modo che possano superare i limiti ed espandere la terapia per funzionare su più persone.
I ricercatori hanno analizzato le biopsie al basale e durante la terapia mediante sequenziamento genomico sia a livello di DNA che di RNA da tumori di melanoma di 101 pazienti trattati con l’anticorpo anti-PD-1 nivolumab o con la combinazione di nivolumab e l’anticorpo anti-CTLA-4 ipilimumab, che sono due farmaci immunoterapici contro il cancro. Hanno esaminato i cambiamenti prima del trattamento e durante il trattamento per vedere quali geni erano attivi o disattivati sia per i pazienti che avevano una risposta clinica al trattamento sia per i pazienti che non avevano una risposta clinica.
Ciò consente ai ricercatori di vedere come cambia la risposta immunitaria nel tempo e di concentrarsi sui geni che le cellule tumorali attivano quando il sistema immunitario è produttivo. Si è scoperto che si trattava di geni di risposta dell’interferone gamma e la capacità di rispondere all’interferone gamma attivando e disattivando lo stesso insieme di geni di risposta era conservata nella grande maggioranza delle cellule tumorali.
I risultati aprono la strada a ulteriori test sui geni dell’interferone gamma come un modo per prevedere una risposta all’immunoterapia e per esplorare nuovi trattamenti combinati che inducono la segnalazione dell’interferone che può essere estesa a più pazienti. Lo studio è stato pubblicato online su Cancer Cell.
Un altro team di ricercatori del Massachusetts General Hospital (MGH) ha scoperto che la via di segnalazione del recettore dell’interferone gamma (IFNgR) è fondamentale per la suscettibilità dei tumori del glioblastoma all’uccisione da parte dell’immunoterapia con cellule T CAR. Lo stesso fenomeno è stato osservato in altri tumori solidi.
Questa scoperta potrebbe in parte spiegare perché i tumori liquidi e solidi rispondono in modo molto diverso al trattamento con cellule T CAR. La ricerca è pubblicata su Nature.
Un recettore antigene chimerico (CAR) è qualsiasi molecola sintetica che comanda specificamente alle cellule T del sistema immunitario di identificare e attaccarsi a un bersaglio, o antigene. I CAR riconoscono i bersagli che si trovano sulla superficie delle cellule tumorali . Sebbene la terapia CAR abbia avuto un impatto trasformativo sul trattamento dei tumori ematologici come la leucemia e il linfoma, ciò non si è tradotto in un successo simile nei tumori solidi .
Per identificare i percorsi di resistenza nei tumori solidi, i ricercatori guidati da Marcela Maus, MD, Ph.D., direttrice del Programma di immunoterapia cellulare presso il Mass General Hospital Cancer Center, hanno sviluppato uno schermo ad eliminazione diretta CRISPR su tutto il genoma nel glioblastoma.
“Con uno schermo CRISPR siamo stati in grado di interrogare l’ intero genoma in un formato pool in modo completamente imparziale, invece di cercare uno o due geni di interesse alla volta”, spiega la prima autrice Rebecca Larson, Ph.D. Ciò ha permesso ai ricercatori di vedere quali geni vengono persi e determinare i meccanismi di resistenza che i tumori solidi utilizzano per eludere la terapia con cellule T CAR.
In questo studio, hanno applicato una pressione selettiva con un CAR a ciascuna cella con codice a barre sullo schermo. “Abbiamo quindi sequenziato le cellule e in seguito abbiamo potuto vedere quali cellule tumorali erano vive e quali geni erano stati eliminati.”
Quando Larson e colleghi hanno applicato lo screening a più linee cellulari di glioblastoma, comprese diverse linee cellulari derivate da pazienti, hanno scoperto inaspettatamente che la perdita di geni nella via di segnalazione dell’interferone gamma le rendeva resistenti all’uccisione delle cellule T CAR. “Ciò significa che i geni correlati all’interferone gamma sono necessari affinché il tumore muoia di fronte a una CAR, qualcosa che non sapevamo prima e che non ci aspettavamo”, aggiunge Larson.
Questo stesso modello di resistenza è stato riscontrato anche in vivo in modelli di topi knock-out. Ulteriori studi su altri tipi di tumore solido, comprese le linee cellulari pancreatiche, ovariche e polmonari , hanno mostrato lo stesso: la resistenza alla terapia con cellule T CAR è derivata dalla perdita dei geni della via dell’interferone gamma.
“Abbiamo scoperto che le cellule T CAR non si legavano alle cellule di glioblastoma prive di segnalazione dell’interferone gamma”, ha spiegato Larson, aggiungendo che mentre l’interferone gamma non uccide direttamente il cancro, rende le cellule tumorali più appiccicose. “In questo modo, le cellule CAR T possono legarsi meglio ed eliminare la cellula tumorale.”
Al contrario, i ricercatori hanno osservato che la via dell’interferone gamma non ha avuto un ruolo sulla sensibilità della leucemia, del linfoma o del mieloma multiplo alla terapia con cellule CAR T. “Il fatto che possiamo vedere come i tumori solidi e liquidi rispondono alla terapia con cellule CAR T in modi diversi è molto istruttivo per il modo in cui progettiamo una terapia futura.”
Andando avanti, secondo Maus questa scoperta offre ai ricercatori un’opportunità clinica su due fronti. In primo luogo, il miglioramento delle interazioni di legame tra cellule T e cellule tumorali prendendo di mira la via dell’interferone gamma può produrre risposte migliori con la terapia con cellule T CAR nei tumori solidi. In secondo luogo, il blocco di questo percorso nei tumori liquidi può aiutare a ridurre la ben nota tossicità delle terapie con cellule T CAR, nota come sindrome da rilascio di citochine.
“Anche se il trattamento con cellule CAR T può in alcuni casi essere sorprendentemente efficace con tassi di guarigione superiori al 40% in alcuni tumori liquidi, la tossicità è una vera preoccupazione”, aggiunge. “Ridurre l’ interferone gamma in questi tumori potrebbe mantenere l’efficacia ma ridurre le montagne russe della tossicità”.
Esiste un solo interferone di classe II , l’interferone gamma. L’interferone gamma è prodotto dai linfociti T quando stimolati con antigeni o mitogeni. L’interferone gamma si lega a un recettore distinto, il recettore dell’interferone gamma (IFNGR) costituito dalle due subunità IFNGR1 (in precedenza catena α) e IFNGR2 (in precedenza catena β o fattore accessorio).
L’interferone gamma, che è dimerico in soluzione, cristallizza con due dimeri legati da un doppio asse non cristallografico nell’unità asimmetrica. La proteina è principalmente alfa elicoidale, con sei eliche in ciascuna subunità che costituiscono circa il 62% della struttura; non esiste un foglio beta. La struttura dimerica dell’interferone gamma umano è stabilizzata dall’intreccio di eliche attraverso l’interfaccia della subunità con interazioni multiple intersubunità.
L’interferone gamma è fondamentale per l’immunità innata e adattativa contro le infezioni batteriche virali e intracellulari e per il controllo dei tumori. L’interferone gamma è un importante attivatore dei macrofagi.
Il test cutaneo alla tubercolina era l’unico test per rilevare l’infezione tubercolare latente (TBC), fino a quando non è stato sviluppato un altro nuovo metodo di test per l’infezione da tubercolosi, i test di rilascio dell’interferone gamma (IGRA). I test di rilascio dell’interferone gamma (IFN-γ) (IGRA) sono test in vitro che misurano il rilascio dell’interferone gamma da parte delle cellule T sensibilizzate dopo l’esposizione agli antigeni del M. tuberculosis.
I test di rilascio dell’interferone gamma (IGRA) si basano sulla capacità degli antigeni del Mycobacterium tuberculosis per l’antigene secretorio precoce target 6 (ESAT-6) e della proteina filtrata di coltura 10 (CFP-10) di stimolare la produzione dell’ospite di interferone gamma.
I nuovi IGRA mostrano notevoli promesse e hanno un’eccellente specificità. Sono necessari ulteriori studi per definire meglio le loro prestazioni nelle popolazioni ad alto rischio e nei test seriali.
In Italia, secondo L’ISS: “Nel 2022, in Italia, sono stimate 390.700 nuove diagnosi di cancro (nel 2020 erano 376.600), 205.000 negli uomini e 185.700 nelle donne. In due anni, l’incremento è stato di 14.100 casi. Il tumore più frequentemente diagnosticato, nel 2022, è il carcinoma della mammella (55.700 casi, +0,5% rispetto al 2020), seguito dal colon-retto (48.100, +1,5% negli uomini e +1,6% nelle donne), polmone (43.900, +1,6% negli uomini e +3,6% nelle donne), prostata (40.500, +1,5%) e vescica (29.200, +1,7% negli uomini e +1,0% nelle donne).
La pandemia ha determinato, nel 2020, un calo delle nuove diagnosi, legato in parte all’interruzione degli screening oncologici e al rallentamento delle attività diagnostiche, ma oggi si assiste a una vera e propria epidemia di casi di cancro. Che rischia di peggiorare, se non si pone un argine agli stili di vita scorretti: il 33% degli adulti è in sovrappeso e il 10% obeso, il 24% fuma e i sedentari sono aumentati dal 23% nel 2008 al 31% nel 2021.
Dall’altro lato, va letta positivamente la ripresa dei programmi di screening, tornati nel 2021 ai livelli prepandemici, in particolare quello mammografico raggiunge la copertura del 46%, per il colon-retto del 30% e per la cervice uterina del 35%.
Alla riattivazione dei programmi di prevenzione secondaria corrisponde un incremento del numero di interventi chirurgici per cancro del colon-retto e della mammella, anche in stadio iniziale.
E nell’assistenza oncologica assume un ruolo di primo piano la vaccinazione anti Covid. Il rischio di morte, tra le persone con storia di cancro e positività all’infezione da SARS-CoV-2, è 2-3 volte superiore tra quelle non vaccinate rispetto alle vaccinate”.
