Un nuovo meccanismo di interazione nella malattia delle metastasi ossee
Quando le cellule tumorali invadono per la prima volta i tessuti ossei, entrano in un ambiente ampiamente regolato dagli osteociti, che costituiscono oltre il 90 % delle nostre cellule ossee. Le prove accumulate indicano che queste dirottano il normale ciclo di rimodellamento osseo, un equilibrio omeostatico tra formazione e riassorbimento osseo. Possono persistere per anni in uno stato di dormienza e riattivarsi per formare lesioni metastatiche.
Una coltura in vitro che ricapitola l’interazione in vivo delle cellule tumorali con l’osso
Lo scopo del progetto META-DORM era quello di far luce sui meccanismi di segnalazione tra le cellule tumorali metastatiche e il microambiente osseo. La ricerca è stata intrapresa con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie, in parte ospitata nel laboratorio del defunto professor Chris Jacobs alla Columbia University di New York, e ha indagato le interazioni chimiche e fisiche tra osso e cellule tumorali, sia durante la dormienza che durante la stimolazione meccanica. «Il nostro obiettivo finale era quello di definire nuovi bersagli terapeutici per prevenire o curare le metastasi tumorali», spiega il ricercatore borsista di MSC Stefaan Verbruggen. Gli scienziati del progetto appartenenti al Knight Research Group della Scuola di Ingegneria e scienze dei materiali della Queen Mary University di Londra hanno stabilito una co-coltura in vitro di osteociti insieme a diverse linee cellulari di cancro al seno e alla prostata, utilizzando membrane microforate per consentire loro di scambiare segnali citochinici. «L’idea era di elaborare una strategia sperimentale in laboratorio che riproducesse la segnalazione in vivo che avviene durante la metastasi tumorale», sottolinea Verbruggen. Inoltre, poiché il carico meccanico dell’osso, dovuto all’esercizio fisico, è di fondamentale importanza per la segnalazione in vivo di ossa sane, gli scienziati hanno applicato il carico anche agli osteociti per determinare l’effetto sull’invasione, la migrazione e la proliferazione delle cellule tumorali. Questa nuova impostazione ha rappresentato un tentativo di replicare la segnalazione in vivo, consentendo di studiare la reciproca interferenza tra cellule native e metastatiche in condizioni diverse.
Importanza della ricerca da valorizzare in futuro
I principali risultati dello studio hanno dimostrato che gli osteociti possono prevenire la proliferazione delle cellule tumorali e indurle a un comportamento maggiormente migratorio. Questa soppressione della crescita tumorale sembra dipendere dalla presenza del ciglio primario degli osteociti, un organulo sottile che sporge dalla superficie della cellula e regola la risposta delle cellule ossee alle forze meccaniche e ad alcuni stimoli biochimici. Tuttavia, le cellule tumorali secernono la citochina TGF-β che riduce l’espressione delle ciglia primarie negli osteociti. Di conseguenza, questi ultimi non riescono più a inibire la proliferazione delle cellule tumorali, il che comporta lesioni tumorali nell’osso. «I nostri risultati indicano la presenza di un circuito di retroazione in cui le cellule tumorali controllano la propria crescita metastatica interferendo con il possibile meccanismo antitumorale endogeno dell’osso», illustra Verbruggen. Lo studio META-DORM ha fatto luce su un nuovo meccanismo che controlla le metastasi tumorali nell’osso e su una potenziale strategia terapeutica che implica la manipolazione delle ciglia primarie. L’ulteriore approfondimento e valorizzazione di questo interessante meccanismo avrà un impatto importante sulla società europea, aumentandone la base di conoscenza della comunità scientifica nei campi della biologia delle ciglia primarie e della ricerca sul cancro. Il gruppo scientifico ha ricevuto un premio multidisciplinare dall’Engineering and Physical Sciences Research Council del Regno Unito e da Cancer Research UK per sviluppare una piattaforma microfluidica organ-on-chip che imita meglio il microambiente in vivo del tumore osseo. «Questo modello organ-on-chip ci permetterà di verificare potenziali strategie terapeutiche basate sulla modificazione farmaceutica delle ciglia primarie», conclude Martin Knight, professore di Meccanobiologia presso l’Istituto di Bioingegneria e co-direttore del Centro per i modelli predittivi in vitro e del www.cpm.qmul.ac.uk/emulate/ (Queen Mary+Emulate Organs on Chips Centre) della Queen Mary University di Londra.
Parole chiave
META-DORM, cancro, osso, osteocita, metastasi, tumore, ciglia primarie, TGF-β
