IDENTIFICAZIONE DI NUOVI MARKERS PROGNOSTICI NEL MELANOMA: ANALISI MOLECOLARE DEGLI ESOSOMI TUMORALI
Il melanoma cutaneo è un tumore che origina dai melanociti della pelle. La sua incidenza nel mondo è in costante aumento, specie tra i più giovani. Se riconosciuto nelle sue fasi iniziali, la resezione chirurgica ne rappresenta il trattamento d’elezione; in fasi più avanzate, invece, il melanoma è estremamente aggressivo e presenta un’elevata capacità di invadere e colonizzare altri tessuti.
Nel corso degli ultimi anni è stato ampiamente dimostrato che spesso alla base dello sviluppo e della progressione di un tumore ci sono mutazioni nel patrimonio genetico che portano a una rottura del delicato equilibrio che sottende al corretto funzionamento delle cellule, favorendo la loro trasformazione. Cellule mutate, o con caratteristiche genetiche alterate, rispondono in modo diverso ai vari trattamenti farmacologici; per questo motivo assume grande importanza la terapia oncologica basata su farmaci “mirati”, che vengono cioè somministrati in base alla presenza o meno di specifiche mutazioni del DNA. Nel caso del melanoma, si tratta principalmente di alterazioni a carico di geni proliferativi, come il gene BRAF.
La mutazione più frequente di BRAF, V600E, è stata riscontrata nel 50% dei casi di melanoma; ciò ha portato allo sviluppo di farmaci, come il vemurafenib, diretti specificatamente contro tale mutazione.
Questi farmaci mirati, o a bersaglio molecolare, rappresentano pertanto dei fondamentali strumenti di medicina personalizzata, in quanto la terapia viene scelta non solo in base alla fase di sviluppo del tumore ma anche in relazione alle sue caratteristiche molecolari, che possono variare da paziente a paziente.
Tuttavia, malgrado una buona risposta iniziale, la maggior parte dei pazienti sviluppa resistenza a breve termine a questi trattamenti. È quindi di fondamentale importanza una più approfondita chiarificazione dei meccanismi che stanno alla base dello sviluppo della resistenza del melanoma a queste terapie mirate.
È stato recentemente dimostrato che i cambiamenti cellulari e molecolari associati allo sviluppo di farmacoresistenza possono essere trasferiti da una cellula tumorale all’altra attraverso gli esosomi. Questi sono piccole vescicole extracellulari di dimensioni comprese tra 50-150 nm, provviste di membrana e contenenti miRNA, mRNA, proteine e lipidi. Gli esosomi sono rilasciati attraverso esocitosi e il loro contenuto può essere internalizzato nelle cellule riceventi, con conseguente alterazione delle vie del segnale in queste ultime. Gli esosomi sono presenti nei fluidi corporei come sangue, urina e saliva, e possono essere isolati dal medium di coltura cellulare. Il ruolo degli esosomi nello sviluppo della resistenza del melanoma al vemurafenib deve ancora essere elucidato, sebbene alcuni studi suggeriscano il loro coinvolgimento in questo processo.
Sulla base delle considerazioni sopra riportate, con questo progetto si intende analizzare:
1) Il cross-talk tra le cellule di melanoma resistenti al vemurafenib e quelle non resistenti
Studi recenti hanno messo in evidenza che lo sviluppo di resistenza del melanoma alle terapie mirate è accompagnato da importanti cambiamenti nel potenziale metastatico cellulare e da una parallela modificazione nell’espressione di alcuni miRNA. Studi condotti nel nostro laboratorio hanno inoltre dimostrato che le cellule di melanoma resistenti al vemurafenib presentano specifiche caratteristiche di staminalità associate all’espressione di pompe di efflusso di membrana coinvolte nella resistenza multifarmaco.
Questi esperimenti saranno volti a verificare se le cellule di melanoma resistenti al vemurafenib siano in grado di trasferire le caratteristiche cellulari e molecolari associate alla farmacoresistenza alle cellule non resistenti e se gli esosomi siano direttamente coinvolti in tale cross-talk.
2) Il profilo molecolare degli esosomi prodotti dalle cellule di melanoma resistenti al vemurafenib
Come accennato sopra, gli esosomi possono essere impiegati dalle cellule tumorali come veri e propri “messaggeri” di farmacoresistenza, grazie alla loro capacità di veicolare diversi tipi di molecole direttamente implicate nella proliferazione e aggressività tumorale.
Scopo di questa parte del progetto sarà quello di caratterizzare il “cargo” molecolare degli esosomi prodotti dalle cellule di melanoma resistenti al vemurafenib, allo scopo di individuare nuovi markers di farmacoresistenza.
3) I meccanismi molecolari alla base della resistenza al vemurafenib e del rilascio degli esosomi tumorali come target di terapie di combinazione
Studi condotti nel nostro laboratorio hanno dimostrato che il composto naturale -tocotrienolo esercita una significativa azione antitumorale su colture cellulari di melanoma umano; in particolare, questo composto è in grado di ridurne la componente staminale responsabile della resistenza al vemurafenib.
Nel nostro laboratorio verranno svolti esperimenti per valutare gli effetti del -tocotrienolo sulle vie molecolari responsabili dello sviluppo di resistenza al vemurafenib, al fine di verificare se questo composto possa non solo aumentare l’efficacia del trattamento standard ma anche risensibilizzare a quest’ultimo le cellule di melanoma divenute resistenti. Sarà inoltre analizzata la capacità del -tocotrienolo di modificare il rilascio e il contenuto degli esosomi tumorali, interferendo con il trasferimento cellulare della farmacoresistenza.
Lo scopo ultimo di questo progetto è quindi quello di integrare le informazioni relative allo sviluppo della resistenza del melanoma alle terapie mirate, individuando le caratteristiche uniche di questo processo così da facilitarne la diagnosi e il trattamento. In particolare, l’analisi del contenuto molecolare degli esosomi presenti nelle biopsie liquide dei pazienti affetti da melanoma e trattati con vemurafenib rappresenterebbe un metodo innovativo per l’individuazione dello sviluppo di farmacoresistenza ed offrirebbe di conseguenza la possibilità di utilizzo di approcci terapeutici specifici per ogni paziente, in termini di medicina di precisione.
Gli studi di questo progetto, per cui si prevede la durata di un anno, verranno inizialmente condotti in vitro su cellule di melanoma umano coltivate in laboratorio. Si prevede successivamente di eseguire esperimenti in vivo (studi preclinici). Il progetto sarà svolto presso il Dipartimento di Scienze Farmacologiche e Biomolecolari dell’Università degli Studi di Milano, in collaborazione con la Oxford Brookes University (Oxford, UK) e l’Istituto Nazionale dei Tumori (Milano, Italia).
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