20 gennaio 2012

La senescenza cellulare non ferma il tumore. Uno studio pubblicato su PLoS Computational Biology (Senescent cells in growing tumors)

Plos. Growth and senescence of IGR39 ABCG2+ and ABCG2− human melanoma cells La senescenza cellulare spontanea nelle cellule di melanoma non ne arresta la crescita. Lo evidenzia uno studio firmato da ricercatori del CNR, dell'Università di Milano e della Cornell University (New York). I risultati, appena pubblicati su PLoS Computational Biology, accertano anche la presenza delle staminali tumorali nel melanoma, responsabili della sua crescita e quindi potenziali obiettivi terapeutici.
Le cellule tumorali, inserite in un ambiente nutritivo e di crescita adatto, tendono a proliferare indefinitamente. Questo ha fatto supporre che la senescenza cellulare potesse rappresentare una barriera alla loro crescita.
Una collaborazione interdisciplinare tra l’Istituto per l’energetica e l’interfasi del Consiglio nazionale delle ricerche di Milano (Ieni-Cnr), l'Università di Milano e la Cornell University (New York) ha mostrato come la senescenza cellulare, che avviene spontaneamente nelle cellule di melanoma, non ne arresta la crescita. I risultati dello studio sono stati appena pubblicati sulla rivista open access PLoS Computational Biology.
«Il lavoro ha cercato di esplorare la relazione tra il melanoma e la senescenza cellulare, ovvero il processo naturale per cui le cellule, invecchiando, smettono di dividersi - spiega Stefano Zapperi (Ieni-Cnr) - da qui l’idea di seguire la crescita in vitro di cellule di melanoma, monitorando il numero di quelle senescenti. Dopo tre mesi, effettivamente, la crescita ha cominciato a rallentare e la maggioranza delle cellule sono diventate senescenti, ma senza che il processo di crescita si arrestasse mai completamente. Infatti, subito dopo è ripreso alla velocità iniziale, mentre le cellule senescenti sono progressivamente scomparse».
Una consistente presenza di cellule senescenti è stata osservata nei tumori ottenuti in topi immunocompromessi (con sistema immunitario modificato).
«Successivamente - aggiunge Zapperi - è stato sviluppato un modello matematico per spiegare meglio tale processo, basato sull'ipotesi che all'interno del tumore sia presente una piccola frazione di cellule staminali tumorali che si divide indefinitamente, senza andare in senescenza. Oltre a riprodursi, queste cellule originano una vasta popolazione di cellule tumorali ordinarie, che si dividono solo per un certo numero di volte prima di diventare senescenti».
Il modello è stato confrontato con i dati sperimentali, permettendo di riprodurre quantitativamente sia le curve di crescita, sia l'evoluzione del numero delle cellule senescenti.
«Tale modello - prosegue Zapperi - fornisce una conferma indiretta della presenza di cellule staminali tumorali nel melanoma, una questione ancora dibattuta e facilmente estensibile ad altri tumori in cui la presenza di staminali tumorali è invece assodata. Benché una gran parte delle cellule tumorali possano andare in senescenza, indurre tale processo non sembra una strategia terapeutica promettente, visto che queste cellule risultano irrilevanti per la crescita del tumore. Simulazioni del modello mostrano che accelerare la senescenza porterebbe solo a una scomparsa temporanea del tumore, che poi ricomincerebbe a crescere sostenuto dalle cellule staminali tumorali».
L’accertata presenza di queste cellule nel melanoma potrebbe però aiutare a sviluppare nuovi metodi per curare questo tipo di tumore.
«La sfida - conclude Zapperi - è superare la resistenza alla senescenza delle staminali tumorali e sviluppare metodi che colpiscano specificamente queste cellule».
Fonte: CNR, Roma, 20 gennaio 2012

Senescent Cells in Growing Tumors: Population Dynamics and Cancer StemCells
Caterina A.M. La Porta (Department of Biomolecular Science and Biotechnology, University of Milano), Stefano Zapperi (CNR-IENI, Milano, Italy, 3 ISI Foundation, Torino, Italy), James P. Sethna (LASSP, Department of Physics, Cornell University, Ithaca, New York, United States of America).
Plos Computational Biology. Published: January 19, 2012
Abstract
Tumors are defined by their intense proliferation, but sometimes cancer cells turn senescent and stop replicating. In the stochastic cancer model in which all cells are tumorigenic, senescence is seen as the result of random mutations, suggesting that it could represent a barrier to tumor growth. In the hierarchical cancer model a subset of the cells, the cancer stem cells, divide indefinitely while other cells eventually turn senescent. Here we formulate cancer growth in mathematical terms and obtain predictions for the evolution of senescence. We perform experiments in human melanoma cells which are compatible with the hierarchical model and show that senescence is a reversible process controlled by survivin. We conclude that enhancing senescence is unlikely to provide a useful therapeutic strategy to fight cancer, unless the cancer stem cells are specifically targeted.

In the figure: Growth and senescence of IGR39 ABCG2+ and ABCG2− human melanoma cells. Source: PLoS Computational Biology, January 19, 2012

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