Cancro: utilizzo del metabolismo cellulare per combattere i tumori ostinati
Una migliore comprensione del metabolismo nelle cellule tumorali che sfuggono ai farmaci potrebbe migliorare i trattamenti contro il cancro, secondo una nuova ricerca dell'Università di Cincinnati in Ohio.
Alcuni tumori sono difficili da trattare perché mentre all'inizio rispondono ai farmaci antitumorali, alcune cellule sono in grado di sopravvivere e seminare nuovi tumori.
Le cellule sopravvissute lo fanno aumentando un processo di “autoalimentazione” attraverso il quale eliminano i rifiuti, rimuovono componenti difettosi e agenti patogeni e riciclano i mattoni molecolari essenziali.
Il processo, noto come autofagia, trasporta i rifiuti in compartimenti cellulari chiamati lisosomi. Questi contengono diversi tipi di enzimi per digerire e abbattere i vari materiali.
L'autofagia è anche un meccanismo di sopravvivenza che si attiva quando i nutrienti scarseggiano e si spegne di nuovo quando i nutrienti sono abbondanti.
"Abbiamo scoperto che il metabolismo cellulare influenza in modo significativo la capacità di iniziare l'autofagia", afferma il ricercatore capo Carol Mercer, professore associato presso la Divisione di ematologia e oncologia presso l'Università di Cincinnati in Ohio.
Lei ei suoi colleghi riportano i loro risultati - che rivelano "la regolazione dinamica e metabolica dell'autofagia" - in un articolo che è ora pubblicato sulla rivista Rapporti sulle celle.
Controllo dell'autofagia
Due tipi di enzima controllano l'autofagia nelle cellule: uno è la protein chinasi attivata da AMP (AMPK) e l'altro è il bersaglio della rapamicina (mTOR) nei mammiferi.
I trattamenti per alcuni tumori utilizzano già farmaci che attivano l'AMPK o mirano a mTOR e sono anche in fase di studio per l'uso in altri trattamenti contro il cancro.
Per questi motivi, spiega Mercer, è "importante capire come influenzano questo percorso di sopravvivenza delle cellule tumorali".
Ogni cellula contiene minuscole centrali elettriche chiamate mitocondri che producono energia per le cellule. La produzione di energia nei mitocondri avviene in più fasi, ciascuna delle quali coinvolge un complesso proteico. Il primo stadio utilizza uno chiamato complesso mitocondriale I.
Le persone con carenza di complesso I possono sviluppare diversi problemi di salute, inclusi alcuni che colpiscono cuore, fegato, cervello e nervi.
Mercer e i suoi colleghi hanno dimostrato che il complesso mitocondriale I svolge anche un ruolo chiave nell'attivazione e nell'aumento dell'autofagia e nella regolazione della sua durata.
Prevenire e promuovere l'autofagia
Gli scienziati hanno scoperto che i difetti genetici nel complesso mitocondriale I impedivano l'autofagia innescata dagli inibitori di mTOR. Hanno anche mostrato come due farmaci antidiabetici - fenformina e metformina - abbiano avuto lo stesso effetto.
Al contrario, è stato possibile aumentare l'autofagia utilizzando metodi "che aumentavano il metabolismo mitocondriale", notano gli autori.
Nel complesso, lo studio rivela nuove intuizioni sul ruolo dinamico del metabolismo cellulare nell'autofagia e suggerisce, secondo Mercer, "nuove strategie terapeutiche per il cancro, malattie neurodegenerative e mitocondriali".
La maggior parte del lavoro per scoprire come il metabolismo influisce sull'autofagia e come utilizzarlo per aumentare o diminuire il processo è stato svolto utilizzando cellule in coltura.
Si basa sul lavoro precedente di un membro del team, che aveva scoperto che mentre l'inibizione di mTOR poteva trattare il cancro al fegato, aumentava anche l'autofagia.
"I nostri dati dimostrano l'importanza del metabolismo nella regolazione dell'autofagia, aumentano la nostra comprensione dei farmaci clinicamente rilevanti che sono importanti per il cancro e suggeriscono nuove strategie per aumentare o inibire l'autofagia".
Carol Mercer
