(Leucemia-Immagine: cellule staminali (blu) nel midollo osseo insieme a un vaso sanguigno sinusoidale (rosso) e un vaso sanguigno arteriolare. Il sequenziamento di singole cellule è un metodo promettente perché può aiutare a discriminare tra cellule staminali sane e cellule potenzialmente cancerose che non possono essere identificate tramite imaging. Credito: Jude Al-Sabah / DKFZ).
Un nuovo metodo, descritto in uno studio pubblicato oggi sulla rivista Nature Communications, ha il potenziale per aumentare gli sforzi della ricerca internazionale per trovare farmaci che sradicano il cancro alla fonte.
La maggior parte dei tessuti cancerosi è costituita da cellule che si dividono rapidamente con una capacità limitata di auto-rinnovamento, il che significa che la maggior parte delle cellule smette di riprodursi dopo un certo numero di divisioni. Tuttavia, le cellule staminali tumorali possono replicarsi indefinitamente, alimentando la crescita del cancro a lungo termine e guidando la ricaduta.
Le cellule staminali tumorali che sfuggono ai trattamenti convenzionali come la chemioterapia sono una delle ragioni per cui i pazienti inizialmente entrano in remissione, ma recidivano subito dopo. Nella leucemia mieloide acuta, una forma di cancro del sangue, l’alta probabilità di ricaduta significa che meno del 15% dei pazienti anziani vive più di cinque anni.
Tuttavia, le cellule staminali tumorali sono difficili da isolare e studiare a causa della loro scarsa abbondanza e somiglianza con altre cellule staminali, ostacolando gli sforzi di ricerca internazionale nello sviluppo di trattamenti di precisione che prendono di mira le cellule maligne risparmiando quelle sane.
Spiegano gli autori:
“Le cellule staminali tumorali guidano la progressione della malattia e la ricaduta in molti tipi di cancro. Nonostante ciò, una caratterizzazione completa di queste cellule rimane sfuggente e con essa la capacità di eradicare il cancro alla fonte. Nella leucemia mieloide acuta (LMA), le cellule staminali leucemiche (LSC) sono alla base della mortalità ma sono difficili da isolare a causa della loro bassa abbondanza e dell’elevata somiglianza con le cellule staminali ematopoietiche sane (HSC). In questo studio dimostriamo che LSC, HSC e cellule staminali pre-leucemiche possono essere identificate e profilate molecolarmente combinando la trascrittomica a cellula singola con tracciamento del lignaggio utilizzando varianti somatiche sia nucleari che mitocondriali. Mentre lo stato mutazionale discrimina tra cellule sane e cancerose, l’espressione genica distingue le cellule staminali e le popolazioni di cellule progenitrici. Il nostro approccio consente l’identificazione di programmi di espressione genica specifici per LSC e la caratterizzazione di blocchi di differenziazione indotti da mutazioni leucemiche. Presi insieme, dimostriamo il potere degli approcci multi-omici unicellulari nella caratterizzazione delle cellule staminali tumorali“.
I ricercatori del Center for Genomic Regulation (CRG) e del Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL) hanno superato questo problema creando MutaSeq, un metodo che può essere utilizzato per distinguere le cellule staminali tumorali, le cellule tumorali mature e le cellule staminali altrimenti sane in base alla loro genetica ed espressione genica.
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“L’RNA fornisce informazioni vitali per la salute umana. Ad esempio, i test PCR per il coronavirus rilevano il suo RNA per diagnosticare COVID-19. Il sequenziamento successivo può determinare la variante del virus”, spiega Lars Velten, Group Leader presso il CRG e autore dell’articolo. “MutaSeq funziona come un test PCR per il coronavirus, ma a un livello molto più complesso e con una singola cellula come materiale di partenza“.
Per determinare se una singola cellula è una cellula staminale, i ricercatori hanno utilizzato MutaSeq per misurare migliaia di RNA contemporaneamente. Per poi scoprire se la cellula è cancerosa o sana, i ricercatori hanno effettuato un sequenziamento aggiuntivo e hanno cercato mutazioni. I dati risultanti hanno aiutato i ricercatori a monitorare se le cellule staminali sono cancerose o sane e hanno contribuito a determinare cosa rende le cellule staminali tumorali diverse.
“Esiste un numero enorme di farmaci a piccole molecole con una sicurezza clinica dimostrata, ma decidere per quali tumori e più specificamente per quali pazienti questi farmaci sono adatti è un compito arduo”, afferma Lars Steinmetz, Professore presso la Stanford University, Group Leader presso EMBL Heidelberg e autore dell’articolo. “Il nostro metodo può identificare bersagli farmacologici che potrebbero non essere stati testati nel giusto contesto. Questi test dovranno essere eseguiti in studi clinici controllati, ma sapere cosa cercare è un primo passo importante“.
Il metodo si basa sul sequenziamento di singole cellule, una tecnica sempre più comune che aiuta i ricercatori a raccogliere e interpretare le informazioni dell’intero genoma da migliaia di singole cellule. Il sequenziamento di cellule singole fornisce un profilo molecolare altamente dettagliato di tessuti complessi e tumori, aprendo nuove strade per la ricerca.
Spiegando i loro prossimi passi, Lars Velten afferma: “Ora abbiamo riunito ricercatori clinici dalla Germania e dalla Spagna per applicare questo metodo in studi clinici molto più ampi. Stiamo anche rendendo il metodo molto più snello. La nostra visione è identificare le cellule staminali tumorali specifiche da mirare con i farmaci in modo personalizzato, rendendo in definitiva facile per i medici cercare questi trattamenti così come si sta testando il coronavirus “.
Fonte:Nature
