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Nuova luce su come le cellule con un numero errato di cromosomi causano il cancro

Oltre un secolo fa, uno scienziato di origine tedesca ha avuto una intuizione che ha portato ad una delle prime moderne teorie sul cancro. Theodor Boveri ha collegato il numero non corretto di cromosomi alle anomalie dello sviluppo in embrioni di riccio.

Nel 1902 ha spiegato che avere un numero sbagliato di cromosomi potrebbe indurre le cellule a crescere in maniera incontrollata e diventare semi di tumori cancerosi.

Oggi nella rivista Cancer Cell, Jason Sheltzer del Cold Spring Harbor Laboratory e colleghi del MIT, hanno riportano i risultati sorprendenti di esperimenti volti ad esplorare le conseguenze derivanti da un eccesso o riduzione del  numero di cromosomi, un fenomeno che i biologi chiamano aneuploidia (AN-you-ploid-ee).

Fin dalla prima intuizione di Boveri, era noto che le cellule nella maggior parte dei tumori, 90% dei tumori solidi e 75% dei tumori del sangue, hanno numeri di cromosomi anormali. (La maggior parte delle cellule umane hanno normalmente 46 cromosomi:. Due serie di 23, un set ereditato da ciascun genitore). Gli esperimenti appena pubblicati indicano che la relazione tra aneuploidia e cancro è più complessa di quanto precedentemente creduto.

“Boveri ha brillantemente ipotizzato che avere il numero di cromosomi sbagliato interrompe un equilibrio nelle cellule tra i segnali che promuovono e inibiscono la proliferazione e porta le cellule normali a trasformarsi in cellule cancerose”, dice Sheltzer. “Abbiamo deciso di testare questa ipotesi in linee cellulari derivate da topi e nell’uomo e ci siamo avvicinati ad un risultato che sicuramente non ci aspettavamo e che poi ci ha portato a scavare più a fondo per cercare nuove risposte”.

Sheltzer, che ha iniziato il suo progetto nel laboratorio della Dr.ssa Angelika Amon al MIT e lo ha portato a compimento nel suo gruppo di ricerca presso il CSHL, ha posto due gruppi di cellule identiche in una piastra di Petri, fianco a fianco. Un set era composto da cellule con normale numero di cromosomi; l’altro insieme di cellule aveva un solo cromosoma in più. I ricercatori hanno osservato che le cellule del set con aneuploidia è cresciuto molto più lentamente. Questo doto è risultato ancora più sconcertante per il fatto che entrambi i gruppi di cellule erano stati modificati per la trasformazione cancerosa, attraverso l’attivazione di geni oncogeni. Inoltre, quando le cellule con aneuploidia pre-maligne sono state iniettate nei roditori, hanno costantemente formano tumori più piccoli rispetto alle cellule pre-maligne con normale numero di cromosomi.

Se avere un cromosoma in più ha causato un contro effetto -tumorigenico nelle cellule pre-maligne, allora forse l’aneuploidia non era di per sé una causa diretta di cancro. Questo ha sollevato una domanda ovvia, però: perché le cellule tumorali umane sono in modo schiacciante aneuploidi?

Ulteriori esperimenti hanno portato i ricercatori ad una nuova ipotesi ossia che l’instabilità cromosomica che senza dubbio accompagna una cellula con un cromosoma in più, fa sì che alcune cellule si evolvono in modo da migliorare la loro capacità di sopravvivere e questo  le induce anche ad acquisire le caratteristiche pro-tumorali.

Questo è ciò che il team ha osservato in alcune delle cellule aneuploidi in coltura. “Abbiamo notato che le cellule aneuploidi crescevano molto poco. Ma poi le abbiamo lasciate sole per un paio di settimane e qualcosa è accaduto perchè in seguito hanno cominciato a crescere molto, molto più rapidamente”, dice Sheltzer.

Questo fenomeno non è mai successo in gruppi di cellule di controllo pre-maligne che avevano ancora un normale numero di cromosomi. “Ma tra le cellule con aneuploidia, con un singolo cromosoma in più, una volta iniziata la rapida crescita, abbiamo osservato che qualche cellula ha perso il cromosoma in più che aveva in origine, ma ha aggiunto altri cromosomi, mentre altre cellule hanno guadagnato o perso interi cromosomi, ma hanno recuperato frazioni dei cromosomi persi.

In breve, le cellule improvvisamente si sono risvegliate ed hanno innescato una forte instabilità genomica, molto più della loro semplice condizione aneuploide all’inizio degli esperimenti. Il team di Sheltzer ha ipotizzato che queste cellule che si sono rapidamente evolute hanno acquisito diverse mutazioni per sopravvivere che hanno consentito loro di crescere in nuovi ambienti, così come avviene con le cellule tumorali che diventano metastatiche e si evolvono in modo da essere in grado di staccarsi dal tessuto di origine e crescere in diversi siti del corpo. “Pensiamo che questa rapida evoluzione potrebbe consentire alle cellule aneuploidi di acquisire alcune delle caratteristiche pro-tumorali che potrebbero favorire lo sviluppo del cancro o causare la proliferazione del cancro in una persona”, dice Sheltzer.

Il ricercatore inoltre, sospetta che l’aneuploidia provoca errori nella replicazione del DNA, così come problemi con la segregazione dei cromosomi durante la divisione cellulare.

Avere un numero irregolare di cromosomi, quasi per definizione, porta a squilibri nel numero di proteine espresse nelle cellule aneuploidi. A questo proposito, questo nuovo lavoro riprende la teoria di Boveri di più di un secolo fa, che collega l’abnorme numero di cromosomi con uno squilibrio tra i segnali pro e anti-proliferativi nelle cellule.

Sheltzer continuerà ad esplorare l’evoluzione delle cellule aneuploidi, compresa la rapida evoluzione osservata nelle cellule pre-maligne che potrebbe spiegare la loro successiva capacità di resistere alla chemioterapia.

Fonte: Medicalxpress

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