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Come la sindrome di Down ferma il cancro
Da decenni gli scienziati sanno che le persone con sindrome di Down, che hanno una copia in più del cromosoma 21, si ammalano di alcuni tipi di cancro a tassi notevolmente inferiori rispetto al normale. Ora, in parte utilizzando cellule staminali derivate dalla pelle di un individuo con sindrome di Down, i ricercatori del Ospedale pediatrico Boston hanno individuato il gene che sembra essere alla base dell'effetto protettivo contro il cancro.
Affamato di sangue: Utilizzando cellule staminali personalizzate, i ricercatori hanno dimostrato che la sindrome di Down protegge dal cancro impedendo ai tumori di formare i propri vasi sanguigni. Il tumore in alto è stato generato da cellule staminali derivate da un individuo con sindrome di Down. Ha una rete di vasi sanguigni (rossi) sostanzialmente più piccola rispetto al tumore sul fondo, che è stato generato da cellule staminali derivate da un individuo cromosomicamente normale.
I ricercatori affermano che i risultati del loro studio, che sono stati pubblicati oggi in Natura , potrebbe indicare un nuovo promettente obiettivo per i futuri trattamenti contro il cancro. E secondo i biologi delle cellule staminali, il lavoro evidenzia anche una tendenza in crescita nel campo: sfruttare le cellule staminali specifiche per la malattia non come terapie ma piuttosto come modelli per comprendere particolari malattie genetiche.
Le cellule staminali possono essere utili non semplicemente perché le prendi e le trapianti, dice Evan Snyder , direttore delle cellule staminali e del programma di medicina rigenerativa presso il Burnham Institute for Medical Research di San Diego. Sono utili come modelli di malattia che rivelano altri tipi di terapie. Snyder non è stato coinvolto nel nuovo studio.
il tardi Judah Folkman , un ricercatore sul cancro noto per aver aperto la strada all'idea che il blocco dell'angiogenesi, la crescita di nuovi vasi sanguigni, possa impedire ai tumori di prosperare, ha ipotizzato che i tassi di cancro più bassi associati alla sindrome di Down potrebbero essere ricondotti ai geni anti-angiogenesi sul 21° cromosoma. Così Sandra Ryeom, un membro del Laboratorio Folkman nel programma di biologia vascolare presso l'ospedale pediatrico, si è concentrato su una regione sul cromosoma 21 nota per codificare un regolatore della crescita dei vasi sanguigni chiamato DSCR1.
Nei topi cromosomicamente normali, le due copie standard del Dscr1 Il gene produce una quantità sufficiente di proteine per aiutare a regnare nella normale crescita dei vasi sanguigni, ma non abbastanza per arginare il sovraccarico di angiogenesi innescato da un tumore in via di sviluppo. Ma nei topi con una versione artificiale della sindrome di Down (e quindi una terza copia del Dscr1 gene), Ryeom ha scoperto che il surplus di proteina DSCR1 teneva sotto controllo l'angiogenesi anormale e la conseguente proliferazione del tumore.
Mentre Ryeom e i suoi colleghi sospettano che DSCR1 funzioni di concerto con una manciata di altri geni del cromosoma 21, hanno confermato che la proteina svolge un ruolo centrale nella soppressione del tumore. Una terza copia del Dscr1 gene da solo era sufficiente per soffocare la formazione del cancro in topi altrimenti normali, anche se non nella stessa misura dei topi con sindrome di Down.
Per confermare che il gene è rilevante nei tumori umani, Ryeom e i suoi colleghi hanno creato una linea personalizzata di cellule staminali da cellule della pelle prelevate da un individuo con sindrome di Down. Utilizzando una tecnica relativamente nuova chiamata riprogrammazione delle cellule staminali pluripotenti indotte (iPS), i ricercatori possono esprimere geni specifici in cellule adulte differenziate e riportarle a uno stato di sviluppo precedente, in cui sono in grado di dare origine a molti tipi cellulari diversi.
Le cellule iPS umane offrono un mezzo conveniente per studiare la crescita del cancro. Iniettati in topi con sistema immunitario compromesso, generano tumori caotici ma benigni composti da molti tipi di tessuto. Quando i ricercatori hanno iniettato cellule iPS derivate da un individuo cromosomicamente normale, i tumori risultanti hanno generato reti elaborate di vasi sanguigni per nutrirsi. Ma quando il team di Ryeom ha iniettato cellule iPS derivate da un paziente con sindrome di Down, i tumori non hanno formato quasi nessun vaso sanguigno.
Inoltre, l'approccio alle cellule staminali potrebbe consentire ai ricercatori di concentrarsi su altre potenziali proteine anti-angiogeniche sul cromosoma 21 modificando i numeri di copie geniche nelle cellule iPS. Fondamentalmente possiamo mappare quali geni sono necessari nelle cellule umane con sindrome di Down per bloccare la crescita dei vasi sanguigni, afferma Ryeom. Le cellule iPS potrebbero anche essere utilizzate per testare potenziali farmaci simili a DSCR1.
L'idea di poter combinare un modello murino di malattia con cellule umane reali in coltura è molto attraente, afferma Jeanne Loring , direttore del Center for Regenerative Medicine presso lo Scripps Research Institute di La Jolla, in California, che non è stato coinvolto nella ricerca. È davvero un grande passo avanti.
Ora che Ryeom e i suoi colleghi hanno dimostrato l'importanza del percorso DSCR1 nel bloccare i tumori, i ricercatori lo stanno testando come potenziale bersaglio per i farmaci antitumorali. Tagliando la proteina in piccoli pezzi, hanno identificato il pezzo più piccolo necessario per interferire con la crescita anormale dei vasi sanguigni. Ryeom immagina di usare quel pezzo non solo come trattamento per il cancro, ma forse anche come profilassi. Se potessimo prenderlo come una sorta di terapia preventiva, simile a una vitamina, ipotizza, impedirebbe a tutti noi di far crescere le cellule tumorali in queste enormi, letali masse?
Debabrata Mukhopadhyay , professore di biochimica e biologia molecolare presso il Mayo Clinic Cancer Center di Rochester, MN, consiglia cautela. Dice che poiché il ruolo di DSCR1 nello sviluppo normale non è ancora ben compreso, giocare con il suo percorso biologico potrebbe avere conseguenze indesiderate. È ottimista, tuttavia, sul fatto che il nuovo studio aiuterà i ricercatori a iniziare a decifrare quel meccanismo.
Se esiste una netta differenza tra l'effetto di DSCR1 sull'angiogenesi patologica rispetto a quello fisiologico, ciò deve essere risolto, afferma Mukhopadhyay. Ma questo è un modo molto importante per cercare una terapia antiangiogenica.