Il trasferimento di un neurotrasmettitore da un tipo di cellula della pelle a un altro (dai melanociti ai cheratinociti) ha alterato l’attività elettrica e promosso l’inizio del melanoma nei modelli preclinici, secondo i risultati pubblicati in una nuova ricerca.
Gli esiti dello studio sono stati pubblicati su una rivista dell’American Association for Cancer Research.
Melanoma: ecco le nuove scoperte scientifiche
Il melanoma è una forma mortale di cancro della pelle che si sviluppa nelle cellule della pelle contenenti melanina note come melanociti. Una caratteristica intrinseca dei melanociti è la loro capacità di secernere vescicole contenenti melanina alle cellule della pelle circostanti chiamate cheratinociti per dare alla pelle il suo colore.
Mentre circa la metà di tutti i melanomi ospita mutazioni nel gene BRAF, queste mutazioni sono presenti anche in molte lesioni cutanee benigne.
“Questo suggerisce che la mutazione BRAF non è sufficiente per lo sviluppo del melanoma e solleva la questione del perché alcuni melanociti mutati BRAF si sviluppino in cancro, mentre altri rimangono benigni”, ha affermato Richard White, MD, Ph.D., l’autore senior dello studio e un medico-scienziato presso l’Università di Oxford Branch del Ludwig Institute for Cancer Research e il Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK).
“I tumori esistono all’interno di una comunità di cellule fin dall’inizio”, ha aggiunto il primo autore Mohita Tagore, Ph.D., ricercatore post-dottorato presso MSK. “Eravamo interessati a capire come la comunità delle cellule della pelle contribuisce allo sviluppo del melanoma”.
Poiché i melanociti sono profondamente radicati all’interno di una popolazione di cheratinociti, White, Tagore e colleghi hanno chiesto se la comunicazione tra melanociti e cheratinociti fosse coinvolta nella progressione dei melanociti benigni con mutazione BRAF nel melanoma.
Utilizzando modelli di zebrafish, topo e cellule umane, i ricercatori hanno osservato che il trasferimento di molecole tra melanociti BRAF-mutati e cheratinociti normali era fondamentale per l’iniziazione del melanoma e che si verificava quasi esclusivamente tra melanociti e cheratinociti che erano in contatto diretto tra loro.
I ricercatori hanno scoperto che questa comunicazione era mediata dal neurotrasmettitore GABA, una scoperta inaspettata dato che la segnalazione GABA è tipicamente associata ai neuroni piuttosto che alle cellule della pelle, ha osservato Tagore.
Nei neuroni, il GABA inibisce la capacità di un neurone di inviare o ricevere segnali elettrici . I ricercatori hanno osservato un effetto simile nelle cellule della pelle, poiché il legame del GABA secreto ai recettori sui cheratinociti ha inibito l’attività elettrica nei cheratinociti e ha portato alla secrezione di una proteina che promuove il tumore.
Inoltre, hanno scoperto che le cellule di melanoma avevano una maggiore espressione di geni coinvolti nella produzione di GABA rispetto ai melanociti non maligni.
I risultati suggeriscono che i melanociti BRAF mutati possono sovraregolare e trasmettere GABA per smorzare l’attività elettrica dei cheratinociti vicini, consentire il trasferimento delle vescicole tra i due tipi di cellule e avviare la progressione verso il melanoma, ha spiegato Tagore. Lei e colleghi ipotizzano che le molecole trasportate dalle vescicole dai melanociti ai cheratinociti possano innescare la secrezione della proteina che promuove il cancro dai cheratinociti. Il lavoro in corso sta esplorando questa ipotesi.
“Qualcosa sulla normale attività elettrica nei cheratinociti sembra sopprimere la progressione dei melanociti BRAF-mutati al melanoma”, ha detto. “I nostri risultati indicano che alcuni melanociti BRAF-mutati sono in grado di modulare questa attività elettrica attraverso il GABA per progredire verso il melanoma.
“In genere consideriamo l’attività elettrica nel contesto della comunicazione neuronale, ma queste osservazioni la implicano anche nello sviluppo del cancro”, ha aggiunto Tagore.
“Non mi sarei necessariamente aspettato che un neurotrasmettitore fosse coinvolto nella comunicazione tra le cellule della pelle “, ha detto White. “Sono state segnalate interazioni tra neuroni e cellule tumorali cerebrali, ma qui abbiamo osservato una comunicazione di tipo neuronale che si verifica tra due cellule non neuronali”.
I risultati possono avere implicazioni terapeutiche, poiché aumentano la possibilità di prendere di mira il GABA per trattare o prevenire il melanoma , hanno affermato gli autori. Tuttavia, hanno avvertito che sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere le applicazioni cliniche dello studio.
Una limitazione dello studio è che tutti gli esperimenti sono stati eseguiti in modelli preclinici . Inoltre, i risultati potrebbero non essere applicabili a tutti i melanomi a causa dell’eterogeneità della malattia.
Un altro studio condotto da UC Davis fa luce sui biomarcatori specifici del tipo cellulare, o segni, del melanoma. La ricerca è stata recentemente pubblicata sul Journal of Investigative Dermatology.
Il melanoma, il più mortale dei comuni tumori della pelle, è curabile con diagnosi e trattamento precoci . Tuttavia, la diagnosi di melanoma clinicamente e al microscopio può essere complicata da quelli che vengono chiamati nevi melanocitici, altrimenti noti come segni di nascita o nei non cancerosi.
Lo sviluppo del melanoma è un processo in più fasi in cui i “melanociti”, o le cellule della pelle che contengono melanina, mutano e proliferano. Identificare correttamente il melanoma in una fase precoce è fondamentale per una migliore sopravvivenza.
“I biomarcatori dell’evoluzione precoce del melanoma e la loro origine all’interno del tumore e del suo microambiente sono una potenziale chiave per la diagnosi precoce del melanoma”, ha affermato l’autore corrispondente dello studio Maija Kiuru, professore associato di dermatologia clinica e patologia presso la UC Davis Health.
“Per svelare il mistero, abbiamo utilizzato la profilazione spaziale dell’RNA ad alto plex per catturare modelli di espressione genica distinti tra i tipi di cellule durante lo sviluppo del melanoma. Questo approccio consente di studiare l’espressione di centinaia o migliaia di geni senza interrompere l’architettura nativa del tumore”.
Lo studio ha esaminato l’espressione di oltre 1.000 geni in 134 regioni di interesse arricchite per i melanociti, una cellula della pelle e degli occhi che produce il pigmento chiamato melanina, così come i vicini cheratinociti o cellule immunitarie. Il tessuto esaminato proveniva da biopsie di pazienti di 12 tumori, da benigni a maligni, utilizzando il NanoString GeoMx Digital Spatial Profiler.
“Abbiamo scoperto che i biomarcatori del melanoma sono espressi da specifici tipi di cellule , alcuni dalle cellule tumorali ma altri dalle cellule vicine nel cosiddetto microambiente tumorale.
L’osservazione più sorprendente è stata che S100A8, che è un noto marcatore del melanoma che si pensa sia espresso da cellule immunitarie, è stato espresso dai cheratinociti che costituiscono lo strato più esterno della pelle chiamato epidermide”, ha affermato Kiuru. “I biomarcatori del melanoma nell’epidermide sono stati ampiamente trascurati in passato”.
I cheratinociti sono cellule epidermiche che hanno molteplici funzioni, inclusa la formazione di una barriera contro i microrganismi, il calore, la perdita di acqua e le radiazioni ultraviolette. I cheratinociti normali controllano anche la crescita dei melanociti.
“Inaspettatamente, abbiamo scoperto che S100A8 è espresso dai cheratinociti all’interno del microambiente tumorale durante la crescita del melanoma”, ha affermato Kiuru.
“Abbiamo ulteriormente esaminato l’espressione di S100A8 in 252 tumori melanocitici benigni e maligni, che mostravano un’espressione di S100A8 derivata dai cheratinociti nel melanoma ma non nei tumori benigni . Ciò suggerisce che l’espressione di S100A8 nell’epidermide può essere un indicatore facilmente rilevabile dello sviluppo del melanoma”.
Molti test molecolari per la diagnosi e la prognosi del melanoma vengono gradualmente introdotti, ma mancano marcatori dello sviluppo precoce del melanoma, in particolare nel microambiente tumorale.
Inoltre, sebbene il trattamento del melanoma metastatico sia cambiato drasticamente dallo sviluppo delle terapie con inibitori del checkpoint immunitario, i biomarcatori che prevedono la durata in cui un paziente sarà libero dal cancro sono in gran parte sconosciuti.
La ricerca precedente ha utilizzato metodi sofisticati, incluso il sequenziamento dell’RNA a cellula singola, ma si è concentrata in gran parte sulle metastasi del melanoma o sulla crescita tumorale secondaria. Ciò ha trascurato il microambiente dei cheratinociti dei melanomi primari.
La mutazione di un gene chiamato ARID2 svolge un ruolo nell’aumentare la possibilità che il melanoma, un cancro mortale della pelle, diventi pericolosamente metastatico, riferiscono i ricercatori del Mount Sinai.
I risultati suggeriscono che i pazienti i cui tumori del melanoma hanno una mutazione ARID2 potrebbero avere un cancro più aggressivo e potrebbero dover essere trattati in modo diverso, secondo uno studio pubblicato su Cell Reports ad aprile.
“Il nostro studio è il primo a caratterizzare le funzioni soppressive del tumore di ARID2 nel melanoma”, ha affermato l’autrice principale dello studio Emily Bernstein, Ph.D., professore di scienze oncologiche presso il Tisch Cancer Institute del Monte Sinai. “Abbiamo modellato le mutazioni ARID2 rimuovendo completamente la proteina ARID2 dalle cellule di melanoma e studiato le conseguenze nella capsula di Petri e nei modelli animali.
Ricreare le mutazioni effettive che i pazienti ospitano è impegnativo, ma ora possibile mediante l’editing del genoma, e fornirebbe inoltre un più accurato modello; tali studi sono in corso in laboratorio.”
Il melanoma è la forma più letale di cancro della pelle e si sviluppa nelle cellule che producono la melanina, il pigmento che dà il colore alla pelle delle persone. Mentre il melanoma può essere trattato con successo se preso in tempo, può anche essere piuttosto aggressivo e diffondersi da tumori piccoli come un paio di millimetri a organi vitali come il cervello. Comprendere il melanoma metastatico è essenziale per salvare vite da questa malattia, che colpisce 200.000 persone all’anno in tutto il mondo.
ARID2 fa parte di un complesso di rimodellamento della cromatina e frequentemente mutato nel melanoma. In questo studio, gli scienziati hanno utilizzato modelli tumorali di melanoma per misurare il ruolo del gene ARID2 nella progressione del cancro . Hanno valutato gli effetti della perdita di ARID2 sul panorama epigenetico, una piattaforma dinamica di DNA e proteine che hanno scoperto che senza ARID2, le cellule di melanoma mostrano comportamenti metastatici aumentati.
Un altro studio ancora si è concentrato su un gene chiamato AMIGO2 e il suo partner, chiamato PTK7. La comprensione da parte degli scienziati del ruolo di AMIGO2 nel cancro è stata finora limitata, ma i ricercatori hanno scoperto che AMIGO2 e PTK7 sono necessari affinché le cellule di melanoma crescano e sopravvivano.
Questa ricerca ha anche identificato un percorso per lo sviluppo di piccole molecole inibitori o anticorpi contro AMIGO2 e PTK7, che si trovano entrambi sulla membrana cellulare del melanoma. Le terapie mirate contro PTK7 sono già state testate con successo negli studi clinici di fase 1 per i tumori solidi, quindi sono già state gettate le basi per lo sviluppo di farmaci simili per il melanoma.
“Il melanoma è la forma più aggressiva di cancro della pelle, che colpisce sempre più pazienti”, secondo l’autrice senior dello studio, Emily Bernstein, PhD, professore associato di scienze oncologiche e dermatologia presso il Tisch Cancer Institute presso la Icahn School of Medicine di Mount Sinai.
“Mentre l’immunoterapia e le terapie mirate hanno migliorato significativamente l’esito per alcuni pazienti con melanoma metastatico, hanno avuto successo in un piccolo sottogruppo di pazienti e possono causare significativi effetti collaterali tossici. Pertanto, i loro limiti sottolineano la necessità di nuove terapie, evidenziando l’importanza di la scoperta di questa ricerca di nuovi bersagli”.
I ricercatori hanno fatto le loro scoperte studiando le proteine BET, che regolano l’espressione genica nel cancro, e la loro regolazione dell’AMIGO2. Quando il melanoma cresce, la quantità di AMIGO2 aumenta; il silenziamento della sua funzione compromette in modo significativo la crescita del melanoma.
Inoltre, AMIGO2 regola la funzione di PTK7 e PTK7 è richiesto anche per la sopravvivenza delle cellule di melanoma, quindi il targeting di AMIGO2 e PTK7 interromperebbe anche la crescita del melanoma.
Questo studio ha anche scoperto il potenziale per identificare ulteriori geni che promuovono il tumore e altri bersagli terapeutici nel melanoma studiando altri geni bersaglio BET.
I risultati di una ricerca del The Wistar Institute hanno descritto una correlazione tra una via chiave di segnalazione del melanoma e una nuova classe di farmaci testati in clinica come terapia adiuvante per il melanoma avanzato, fornendo informazioni utili per un uso più efficace di questo tipo di trattamento. Lo studio è stato pubblicato online su Cancer Research.
L’autofagia è un processo metabolico che fornisce risorse per la sintesi di nuove macromolecole attraverso la degradazione dei costituenti cellulari. Permette alle cellule tumorali di sopravvivere in condizioni stressanti nel microambiente tumorale.
Poiché influisce anche sulla risposta alla terapia mirata al melanoma, diversi studi stanno studiando il potenziale dell’inibizione dell’autofagia come strategia per migliorare la sensibilità alla terapia mirata, con alcuni inibitori dell’autofagia attualmente in fase di sperimentazione clinica.
Questo ultimo studio di Wistar fornisce importanti e nuove informazioni sull’interazione dell’autofagia con la via di segnalazione Wnt , un regolatore chiave della progressione e delle metastasi del melanoma.
“Abbiamo già dimostrato che Wnt5A, un componente del percorso Wnt, svolge un ruolo fondamentale nella progressione del melanoma”, ha affermato Ashani Weeraratna, Ph.D., professore associato di Ira Brind e co-leader del programma Immunology, Microenvironment and Metastasis presso Wistar e corrispondente autore dell’articolo.
“Il nostro nuovo studio indica un legame tra il percorso Wnt e l’autofagia, per cui Wnt è un attore chiave nella risposta agli inibitori dell’autofagia e probabilmente influisce sull’efficacia di questa classe di farmaci”.
Weeraratna e colleghi hanno valutato l’interazione tra Wnt5A, una molecola chiave nel percorso Wnt, e l’autofagia combinando studi di espressione in biopsie di melanoma umano con linee cellulari di analisi funzionale e modelli murini. In particolare, hanno trovato una correlazione diretta tra i livelli di espressione di Wnt5A, anch’essi correlati alla progressione del melanoma, e l’attivazione dell’autofagia.
I ricercatori hanno quindi osservato una regolazione reciproca dell’autofagia e della segnalazione Wnt. Ciò li ha spinti a testare in vitro e in vivo in che modo la risposta del melanoma a un inibitore dell’autofagia è influenzata dall’attivazione del segnale Wnt.
Hanno osservato che le cellule con alti livelli di Wnt5A e attivazione dell’autofagia sono meno sensibili e richiedono concentrazioni più elevate dell’inibitore.
Gli studiosi hanno anche scoperto che la modulazione farmacologica di un’altra molecola del percorso Wnt, la β-catenina, migliora significativamente la risposta delle cellule di melanoma aggressivo all’inibizione dell’autofagia, abbassando la dose richiesta per sradicare queste cellule.
“Sezionando il crosstalk tra il percorso autofagico e il percorso Wnt, abbiamo scoperto che i cambiamenti di segnalazione che si verificano all’interno del tumore possono influenzare la risposta agli inibitori dell’autofagia”, ha detto Abibatou Ndoye, uno studente laureato nel laboratorio Weeraratna e primo autore dello studio .
“Le nostre osservazioni saranno utili per determinare quali pazienti saranno più sensibili a questa strategia terapeutica e come possiamo indirizzare i percorsi che influenzano la risposta, al fine di superare la resistenza”.
Attraverso il nuovo legame stabilito tra autofagia e Wnt, lo studio propone anche un nuovo ruolo dell’autofagia nell’invasione del melanoma e suggerisce che gli inibitori dell’autofagia possono essere utili nel trattamento del melanoma oltre alla loro capacità di rendere le cellule più sensibili alla terapia mirata.
La metà dei pazienti con melanoma con mutazione BRAF ha una risposta positiva al trattamento con inibitori di BRAF, ma quasi tutti questi pazienti sviluppano resistenza ai farmaci e sperimentano la progressione della malattia.
Una squadra di ricercatori della Penn Medicine ha scoperto che in molti casi la radice della resistenza potrebbe risiedere in un meccanismo di autofagia mai visto prima indotto dagli inibitori BRAF vermurafenib e dabrafenib . L’autofagia è un processo mediante il quale le cellule tumorali riciclano i mattoni essenziali per alimentare un’ulteriore crescita.
Blocca questo percorso con il farmaco antimalarico idrossiclorochina (HCQ), hanno scoperto gli autori, e gli inibitori BRAF saranno in grado di svolgere meglio il loro lavoro.
“Questo studio apre le porte alla terapia di combinazione con inibitori BRAF e inibitori dell’autofagia, che non sono stati esplorati a fondo come opzione terapeutica per i pazienti i cui tumori sono resistenti”, ha affermato Ravi K. Amaravadi, MD, assistente professore di Medicina nella divisione di Ematologia/Oncologia presso la Perelman School of Medicine e co-Leader del Cancer Therapeutics Program presso l’Abramson Cancer Center di Penn Medicine.
“Qui dimostriamo che gli inibitori BRAF inducono l’autofagia come un modo per sfuggire alla morte cellulare, il che ci fornisce indizi su come interferire con questo meccanismo di resistenza e migliorare i risultati per questi pazienti”.
Sulla base di questi promettenti risultati preclinici, il dottor Amaravadi e il suo team hanno già avviato uno studio clinico per i pazienti con melanoma mutante BRAF avanzato per vedere quanto sia ben tollerato l’HCQ con l’inibitore BRAF vemurafenib. “Finora”, ha detto, “stiamo vedendo un beneficio per i pazienti e una bassa tossicità”.
Gli inibitori di BRAF sono una prima linea di trattamento per i pazienti con melanoma che ospitano la mutazione BRAF, che è un cambiamento anomalo in un gene che causa la crescita e la diffusione più aggressiva di alcuni tumori del melanoma.
Mentre il 50% dei pazienti inizialmente risponde a quel trattamento, quasi il 100% mostra una progressione della malattia sette mesi dopo il trattamento, rendendo indispensabile trovare un modo per sensibilizzare nuovamente il tumore al trattamento.
L’autofagia è emersa come un percorso chiave che le cellule tumorali usano per sopravvivere di fronte all’assalto di chemioterapia e radiazioni. Tuttavia, l’autofagia come potenziale meccanismo drogabile nei pazienti che diventano resistenti agli inibitori BRAF non è stata studiata.
Utilizzando biopsie tumorali di pazienti con melanoma BRAF trattati con inibitori BRAF o con inibitori BRAF e MEK combinati, una combinazione di farmaci recentemente approvata dalla FDA per combattere gli altri meccanismi di resistenza, i ricercatori hanno scoperto che i tumori resistenti agli inibitori BRAF avevano livelli aumentati di autofagia rispetto ai tumori basali. Inoltre, il livello di autofagia indotta dalla terapia era correlato a tassi di risposta inferiori e tempi di sopravvivenza libera da progressione più brevi.
Utilizzando biopsie tumorali di pazienti con melanoma BRAF trattati con inibitori BRAF o con inibitori BRAF e MEK combinati, una combinazione di farmaci recentemente approvata dalla FDA per combattere gli altri meccanismi di resistenza, i ricercatori hanno scoperto che i tumori resistenti agli inibitori BRAF avevano livelli aumentati di autofagia rispetto ai tumori basali.
Inoltre, il livello di autofagia indotta dalla terapia era correlato a tassi di risposta inferiori e tempi di sopravvivenza libera da progressione più brevi.
I ricercatori hanno anche esaminato le linee cellulari di melanoma mutante BRAF e hanno scoperto che l’inibizione di BRAF induceva l’autofagia attraverso una risposta allo stress del reticolo endoplasmatico (ER).
Il legame di una mutazione BRAF al gatekeeper dello stress ER GRP78 è una nuova e inaspettata interazione molecolare che guida la resistenza e stabilisce un nuovo asse di segnalazione che ha più bersagli farmacologici, ha affermato il dott. Amaravadi.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che il blocco di questo meccanismo con l’HCQ, un farmaco usato per trattare la malaria che è stato dimostrato in studi precedenti per bloccare l’autofagia, ha limitato l’autofagia indotta dall’inibitore BRAF e ha aumentato la morte delle cellule tumorali nei modelli murini.
“Man mano che l’uso degli inibitori BRAF diventa più diffuso, dovremo scoprire nuove opzioni per i nostri pazienti in modo che possano superare questa resistenza destinata”, ha affermato il dott. Amaravadi. “Qui, abbiamo un nuovo percorso che collega la mutazione BRAF allo stress ER e all’autofagia che potrebbe essere sfruttato con un farmaco già approvato dalla FDA, che credo potrebbe essere un punto di svolta per questo gruppo di pazienti”.
I prossimi passi sono continuare ad arruolare pazienti nella sperimentazione clinica che studia gli inibitori dell’autofagia in combinazione con gli inibitori BRAF e potenzialmente altre nuove combinazioni di farmaci emergenti che hanno dimostrato di migliorare la risposta del paziente.
