L'interruttore della luce rende il cancro vulnerabile agli attacchi
Un interruttore molecolare attivato dalla luce rende nuovamente trattabili le cellule tumorali dormienti
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I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno sviluppato un interruttore molecolare controllato dalla luce. Esso risveglia le cellule tumorali polmonari da uno stato di dormienza protettivo, rendendole così più accessibili al trattamento.
Le cellule tumorali possono cadere in uno stato simile al sonno, sfuggendo così all'effetto distruttivo dei farmaci antitumorali. In alcuni tipi di malattia, come certe forme di cancro ai polmoni, questo stato è innescato dagli ormoni dello stress presenti nell'organismo. All'interno delle cellule tumorali, i recettori dei glucocorticoidi riconoscono gli ormoni e le cellule rispondono entrando in uno stato in cui subiscono una divisione minima. Ciò rende molti trattamenti inefficaci. Gli scienziati stanno cercando di disattivare questi recettori con l'obiettivo di risvegliare le cellule tumorali dal loro sonno, rendendole vulnerabili agli attacchi.
La luce limita l'impatto sul tumore
Il problema è che ogni cellula del nostro corpo possiede recettori dei glucocorticoidi, che svolgono funzioni importanti, tra cui la riduzione dell’infiammazione e il supporto al sistema immunitario. Eliminare tutti questi recettori in tutto il corpo avrebbe effetti collaterali disastrosi, pertanto è necessario un metodo altamente specifico che distrugga solo i recettori dei glucocorticoidi delle cellule tumorali.
I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno ora trovato una soluzione sviluppando un sistema che induce la distruzione di questi recettori. La luce può essere utilizzata per neutralizzare selettivamente l'effetto del sistema nel tessuto sano circostante, in modo che l'impatto sia limitato al tumore. "Questo sistema si basa su una tecnologia medica esistente e offre quindi una prospettiva realistica di terapie localizzate", afferma Robin Scheuplein, coautore principale della pubblicazione e dottorando nel gruppo di ricerca guidato da Katharina Gapp, professoressa di epigenetica e neuroendocrinologia.
L'etichettatura garantisce un rapido smaltimento dei recettori
Per il loro approccio, i ricercatori hanno utilizzato un sistema di riciclaggio che esiste naturalmente nel corpo. Questo sistema rileva le proteine difettose e le contrassegna per lo smaltimento attaccando una piccola molecola – un'etichetta "spazzatura", per così dire. Le proteine così contrassegnate vengono poi scomposte. I ricercatori hanno ora modificato questo processo specificamente per lo smaltimento dei recettori dei glucocorticoidi sulle cellule tumorali.
A tal fine, hanno costruito un interruttore composto da tre parti: una subunità che si lega al recettore, un elemento di collegamento flessibile e un'altra subunità che si lega all'enzima responsabile dell'applicazione dell'etichetta "spazzatura". Il trucco sta nel design chimico dell’elemento di collegamento: in condizioni di illuminazione normali, esso è teso in modo che l’enzima si trovi alla distanza corretta dal recettore per poterlo marcare. La cellula riceve quindi il segnale di smantellare ed eliminare il recettore. Quando esposto a luce di una determinata lunghezza d'onda, il pezzo di collegamento si piega. Di conseguenza, l'enzima e il recettore non hanno più il corretto posizionamento relativo per attaccare le etichette di scarto.
Cellule di cancro ai polmoni risvegliate dal letargo in laboratorio
Questo sviluppo scientifico è stato reso possibile da una collaborazione tra vari gruppi di ricerca dell'ETH di Zurigo. Per questi esperimenti, il professore di sintesi organica Erick Carreira e il suo team hanno prodotto diversi elementi di collegamento. Una volta incorporati nell'interruttore, due di questi elementi hanno mostrato esattamente le caratteristiche desiderate durante i test. In particolare, la luce poteva essere utilizzata per commutare l'interruttore tra una forma che induce la degradazione del recettore e una che non lo fa.
L'obiettivo è applicare questo interruttore nel trattamento localizzato del cancro ad alta precisione. A tal fine, viene iniettato nel tumore e la luce viene poi utilizzata per disattivare in modo specifico tutti gli interruttori che migrano dal tumore al tessuto sano. "L'attività può quindi essere strettamente limitata al nucleo del tumore, preservando il tessuto circostante e causando un numero significativamente inferiore di effetti collaterali. L'effetto è reversibile e può essere controllato con precisione", afferma Scheuplein.
Nelle colture di laboratorio di cellule tumorali polmonari, i ricercatori sono già riusciti a dimostrare l'effetto biologico previsto, con la sostanza attiva che porta a una rapida degradazione dei recettori dei glucocorticoidi delle cellule tumorali. Un'analisi dell'attività genetica ha inoltre dimostrato che, di conseguenza, le cellule vengono risvegliate dal loro stato di dormienza. "Naturalmente, ora sarà necessario verificare tutto questo anche su organismi viventi", afferma Scheuplein.
Applicazioni nel cancro al seno e alla prostata
Inoltre, i ricercatori devono ancora ottimizzare il sistema per le applicazioni nella terapia oncologica. Poiché la luce penetra solo di pochi millimetri nel tessuto, la sorgente luminosa deve essere posizionata vicino ai margini del tumore per creare la barriera ottica protettiva. Nel caso del cancro ai polmoni, ad esempio, ciò potrebbe essere facilmente ottenuto utilizzando un endoscopio. Per i tumori più profondi, i team di ricerca intendono sviluppare interruttori che rispondano a lunghezze d'onda più lunghe, come il vicino infrarosso, che penetrano più in profondità e in modo più delicato nel tessuto.
"Abbiamo sviluppato un sistema modulare che possiamo utilizzare anche per disattivare altri recettori", spiega Scheuplein. Ad esempio, i recettori di interesse per le applicazioni cliniche includono il recettore degli estrogeni nel caso del cancro al seno ormono-dipendente e il recettore degli androgeni nel cancro alla prostata in stadio avanzato. Il sistema è già pronto per l’uso nella ricerca al fine di chiarire i complessi percorsi di segnalazione nella biologia del cancro.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Karina M. Freitag, Robin Scheuplein, Chiara Orlacchio, Viola Ansuinelli, Tommaso Fava, Vincent Fischer, Bohan Zhang, Miriam Kretschmer, Mahshid Gazorpak, Erick M. Carreira, Katharina Gapp; "Light-controlled disruption of cancer cell dormancy via photoswitchable stress hormone receptor degraders"; Proceedings of the National Academy of Sciences, Volume 123, 2026-5-21
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