Progetti realizzati con il contributo di Lauretana S.p.A

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1 Progetti realizzati con il contributo di Lauretana S.p.A Cellule staminali tumorali Le cellule staminali sono cellule relativamente indifferenziate, dotate di una notevole capacità di auto-rigenerarsi e di differenziarsi in tipi cellulari specializzati. Recentemente è stata avanzata l ipotesi che cellule staminali tumorali rivestano un ruolo peculiare anche nello sviluppo e nel mantenimento di molti tipi di tumore. Con il termine di cellule staminali tumorali ci si riferisce ad un sottoinsieme di cellule presenti all'interno della massa tumorale che sono in grado di rigenerarsi e, a loro volta, di dare origine alle diverse cellule che compongono il tumore. Tali cellule possono originare da cellule staminali adulte normali che hanno subito mutazioni e sono diventate cancerose, oppure da cellule più differenziate che hanno riacquisito proprietà staminali (Fig. 1). Fig.1. Rappresentazione schematica dei meccanismi attraverso cui le cellule staminali tumorali possono avere origine. Le cellule staminali tumorali sono generalmente resistenti ai chemioterapici sia perché si dividono più lentamente rispetto alle altre popolazioni cellulari all interno del tumore, sia per l elevata espressione di trasportatori di membrana che favoriscono la fuoriuscita di

2 farmaci dalla cellula. Queste caratteristiche, insieme ad efficienti sistemi di riparazione del DNA, le rendono particolarmente difficili da eradicare con le normali terapie antitumorali, quali chemio e radioterapia. Le terapie sono in grado di eliminare la maggior parte di cellule tumorali, ma per le caratteristiche sopraelencate, non quelle staminali. Ci sono evidenze sperimentali che dimostrano come i tumori ricchi di cellule staminali tumorali siano associati a maggiore aggressività e a prognosi infausta. Detto ciò, risulta di grande importanza l'eliminazione della componente staminale tumorale, per garantire ai pazienti una lunga sopravvivenza libera da malattia. La difficoltà nell'isolare e caratterizzare queste sotto-popolazioni cellulari e, al contempo, identificare dei bersagli adeguati per terapie mirate fanno sì che la ricerca in questo campo sia di enorme interesse per l'intera comunità scientifica. In questo progetto, il Laboratorio di Farmacogenomica dei Tumori del Fondo Edo Tempia, grazie al contributo ricevuto da Lauretana S.p.A., si pone come obiettivo la ricerca di geni espressi in modo esclusivo nelle cellule staminali tumorali del cancro della prostata e del melanoma cutaneo. Ciò permetterà la caratterizzazione e l'identificazione di tale sotto-popolazione cellulare, portando alla comprensione dei meccanismi coinvolti nella sua genesi e mantenimento. Questo rappresenterà un passaggio fondamentale per il raggiungimento del fine ultimo di tutti i progetti di ricerca in ambito tumorale: l'identificazione di bersagli diagnostici, prognostici e terapeutici. La futura individuazione di terapie capaci di eradicare la componente staminale del cancro sarà un passo fondamentale verso la prevenzione delle recidive tumorali. Cellule staminali tumorali e tumore alla prostata Il tumore alla prostata è il più comune tra le neoplasie negli individui di sesso maschile dei paesi sviluppati e rappresenta una delle principali cause di morte per tumore. Esso è caratterizzato da un comportamento clinico molto eterogeneo, che spazia da tumori indolenti a forme aggressive che progrediscono rapidamente verso stadi metastatici e resistenti a terapia ormonale. I fattori che determinano tale eterogeneità nell'evoluzione clinica di questo tipo di tumore sono sconosciuti, ma si pensa che la presenza di una componente staminale tumorale più o meno importante possa avere un peso in questo ambito. L'attuale conoscenza sulla natura e sui fattori che governano le cellule tumorali staminali nei tumori prostatici è limitata. Per questo motivo, la comprensione delle vie di segnale che controllano le cellule staminali tumorali e che definiscono la relazione tra queste e le caratteristiche del tumore può rappresentare un importante passo verso lo sviluppo di strategie terapeutiche più mirate.

3 Il nostro laboratorio di ricerca, sempre con il sostegno del contributo ricevuto da Lauretana S.p.A., in collaborazione con il team della dott.ssa Carbone dello IOSI di Bellinzona, si è focalizzato sullo studio di ESE3, un onco-soppressore, cioè un gene che inibisce la crescita tumorale, alla prostata, e la sua relazione con la staminalità nei carcinomi prostatici. Si è partiti dal presupposto che la ridotta attività di ESE3 sia un evento collegato alla nascita del tumore alla prostata. Questo gene controlla, infatti, l'equilibrio tra il differenziamento delle cellule epiteliali prostatiche e la loro capacità di rigenerarsi indefinitamente (staminalità). Nello specifico, sono stati analizzati nel nostro laboratorio i profili di espressione genica di 65 campioni tumorali di pazienti che hanno subito prostatectomia radicale. Da questa analisi è emerso che la perdita di ESE3 comporta la maggior espressione di geni coinvolti nella staminalità tumorale e abbiamo constatato come la perdita della sua espressione aumenti il rischio di progressione del cancro e di recidiva. ( ESE3/EHF Controls Epithelial Cell Differentiation and Its Loss Leads to Prostate Tumors with Mesenchymal and Stem-like Features, pubblicato sulla rivista internazionale Cancer Research nel 2012). Cellule staminali tumorali e melanoma Il melanoma cutaneo maligno, una forma aggressiva di tumore della pelle che si origina dai melanociti (cellule dell'epidermide contenenti melanina), è responsabile di circa l'80% di tutte le morti dovute a tumori della pelle. Alcuni melanomi sono caratterizzati da una particolare mutazione nel gene BRAF, che ne causa l'attivazione incontrollata, ma le cui conseguenze non sono ancora del tutto chiare. Per questo motivo, 18 biopsie di melanomi primari sono state caratterizzate per la presenza o assenza della mutazione in BRAF e i corrispondenti profili di espressione genica sono stati analizzati presso il nostro laboratorio. Nei nostri studi, confrontando melanomi mutati nel gene BRAF e melanomi non mutati, abbiamo scoperto nei primi una maggiore espressione di geni coinvolti nella staminalità. I dati ottenuti suggeriscono che questi melanomi, mutati in BRAF, possano insorgere da cellule staminali tumorali e questo possa conferire una maggiore aggressività, resistenza alla chemioterapia e tendenza a metastatizzare. I risultati di questo studio sono in fase di completamento.

4 Modello di progressione tumorale ottenuto da fibroblasti umani Lauretana è anche coinvolta nel supporto di un ulteriore studio che è stato pubblicato sulla rivista Omics nel 2012 e riguarda un progetto nato in collaborazione con la dott.ssa Mondello dell'istituto di Genetica Molecolare del CNR di Pavia. In questo progetto si sono studiati dei fibroblasti umani (cellule del tessuto connettivo) immortalizzati in vitro, cioè manipolati in coltura in modo che proliferino indefinitamente nel tempo, e le loro trasformazioni spontanee, che li rendono del tutto simili alle cellule cancerose che si sviluppano in vivo, cioè negli organismi viventi. Questo modello ci ha permesso di identificare geni coinvolti nella trasformazione da cellula sana a cellula tumorale. Le alterazioni che portano una cellula a diventare tumorale, scoperte dal nostro laboratorio insieme al gruppo di Pavia, sono complesse e coinvolgono meccanismi sia genetici che epigenetici (modifiche sull'attivazione di certi geni, ma non sulla loro struttura di base del DNA), la cui comprensione fornisce ottimi spunti per delineare i passaggi che portano alla formazione e alla progressione maligna del cancro. Nella pubblicazione sulla rivista Omics compare il ringraziamento a Lauretana S.p.A, che ha contribuito alla sua realizzazione:

5 Riferimenti bibliografici 1. Albino D, Longoni N, Curti L, Mello-Grand M, Pinton S, Civenni G, Thalmann G, D'Ambrosio G, Sarti M, Sessa F, Chiorino G, Catapano CV, Carbone GM. ESE3/EHF controls epithelial cell differentiation and its loss leads to prostate tumors with mesenchymal and stem-like features. Cancer Res Jun 1;72(11): Longoni N, Malek A, Mello-Grand M, Ostano P, Ortelli E, Albino D, Pinton S, D Ambrosio G, Sessa F, Thalmann G, Sarti M, Garcia-Escudero R, Chiorino G, Catapano CV and Carbone GM, ETS transcription factor ESE1/ELF3 orchestrates a positive feedback loop that constitutively activates NF-kB and drives prostate cancer progression. Accepted for publication on Cancer Research 3. Maldi E, Travelli C, Caldarelli A, Agazzone N, Cintura S, Galli U, Scatolini M, Ostano P, Miglino B, Chiorino G, Boldorini R, Genazzani A. Nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT) is overexpressed in melanoma lesions. Pigment Cell Melanoma Res Oct Matin RN, Chikh A, Law Pak Chong S, Mesher D, Graf M, Sanza P, Senatore V, Scatolini M, Moretti F, Leigh IM, Proby CM, Costanzo A, Chiorino G, Cerio R, Harwood CA, Bergamaschi D. p63 is an alternative p53 repressor in melanoma that confers chemoresistance and a poor prognosis. J Exp Med Feb Ostano P, Bione S, Belgiovine C, Chiodi I, Ghimenti C, Scovassi AI, Chiorino G, Mondello C. Cross-analysis of gene and mirna genome-wide expression profiles in human fibroblasts at different stages of transformation. OMICS Jan-Feb;16(1-2):24-36

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