Medicina

Il carcinoma della mammella rimane ad oggi la principale causa di morte per cancro nelle donne, nonostante i notevoli progressi ottenuti sia nella diagnosi che nella terapia. Nonostante lo studio dei profili di espressione genica, volti a determinare le alterazioni molecolari caratteristiche dei tumori umani, abbiano fornito la maggior parte dei nuovi bio-marcatori con possibili applicazioni nell’ambito diagnostico, di sviluppo di nuovi farmaci, e di nuove terapie mirate, non hanno elucidato in modo esaustivo tutti i meccanismi all’origine dei tumori, incluso il tumore alla mammella. Ciò suggerisce che il processo di tumorigenesi possa avvenire attraverso meccanismi nuovi o non ancora completamente caratterizzati.

Recentemente, una nuova classe di piccole molecole di RNA non codificanti, noti come microRNA (miR o miRNA), capaci di regolare l’espressione genica attraverso il legame con sequenze regolatorie (3’UTR) su RNA messaggeri bersaglio, è stata associata a diverse malattie umane, incluso il cancro. L’espressione dei microRNA, infatti, è alterata in diversi tipi tumorali, incluso il tumore della mammella, di cui ho descritto la prima “microRNA signature” specifica nel 2005 (Iorio MV et al., Cancer Res 2005), in collaborazione con il laboratorio del Dr. Carlo Croce (Ohio State University, Columbus, OH, USA), autore di numerosi studi pionieristici nel campo dei microRNA. Un crescente numero di evidenze sperimentali ha mostrato come i microRNA abbiano un ruolo causale nel processo di tumorigenesi, agendo come una nuova classe di oncogeni, molecole che promuovono la proliferazione e la sopravvivenza del tumore, od oncosoppressori, che al contrario ostacolano la crescita cellulare incontrollata, a seconda delle molecole che sono in grado di regolare.

Tuttavia, nonostante gli incoraggianti progressi ottenuti negli ultimi anni, che dimostrano il coinvolgimento dei microRNA nella biologia del tumore della mammella, la conoscenza dei meccanismi molecolari in grado di spiegare la loro funzione in questa neoplasia è ancora incompleta. Tra i microRNA potenzialmente rilevanti nel carcinoma mammario, abbiamo identificato il miR-205. Da un’analisi in silico, attraverso l’utilizzo di diversi programmi bioinformatici, dei putativi bersagli del miR-205, abbiamo individuato il recettore tirosin- chinasico HER3, che esercita un ruolo estremamente importante nella tumorigenesi mediata dall’oncogene HER2, membro della stessa famiglia recettoriale. La co-espressione dei due membri della famiglia è un fattore indicativo di prognosi negativa: l’eterodimero HER2/HER3 rappresenta infatti l’unità di trasduzione del segnale più importante della famiglia HER. Tale eterodimero ha un ruolo cruciale nella proliferazione, essendo responsabile dell’attivazione del meccanismo di sopravvivenza mediato dalle chinasi PI3K (fosfatidil-inositolo 3 chinasi) ed Akt, di critica importanza nel processo di tumorigenesi.

Per questi motivi, considerando l’importanza del recettore HER3 nella sopravvivenza e proliferazione del carcinoma mammario, e l’evidenza sperimentale che suggerisce il coinvolgimento del miR-205 in questa neoplasia, abbiamo valutato la possibile regolazione di questa proteina da parte del miR-205. Il nostro studio dimostra che il miR-205 regola negativamente l’espressione del recettore HER3 in un modello in vitro: l’espressione ectopica di questo microRNA in una linea cellulare di carcinoma mammario caratterizzata da bassi livelli endogeni di miR-205, causa infatti una riduzione nell’espressione di HER3, e l’effetto regolatorio osservato è mediato dalla diretta interazione del microRNA con una specifica regione nel 3’UTR del suo messaggero bersaglio. Dal momento che il recettore HER3 ha un ruolo chiave nell’attivazione delle vie di trasduzione del segnale che mediano sopravvivenza e proliferazione in cellule di carcinoma mammario, il nostro interesse si è focalizzato sullo studio del ruolo del miR-205 in questi meccanismi.

Abbiamo confermato la capacità di questo microRNA di inibire la proliferazione in un modello cellulare di carcinoma mammario, e tale effettbiologico osservato è probabilmente dovuto all’inibizione da parte del microRNA del segnale di sopravvivenza mediato da PI3K/Akt, attivato a valle dell’eterodimero HER2/HER3, come suggerito dalla riduzione dei livelli della forma attiva (fosforilata) del mediatore Akt in seguito ad espressione ectopica del miR-205 nelle cellule in analisi. Il coinvolgimento del miR-205 nella regolazione del pathway di sopravvivenza a valle del recettore tirosin-chinasico HER3 ci ha suggerito un suo possibile ruolo nel modulare la responsività ad inibitori tirosin-chinasici (TKI), come Gefitinib e Lapatinib, agenti antitumorali usati nel trattamento del carcinoma mammario. Recenti scoperte hanno infatti dimostrato che HER3 ha un ruolo cruciale nello sviluppo di resistenza al trattamento con TKI. Tali farmaci sono capaci di bloccare l’attività tirosin-chinasica di uno o più sottotipi di recettori (come EGFR ed HER2), bloccando di conseguenza le cascate di trasduzione del segnale a valle (tra cui quella mediata dall’Akt): tuttavia, l’effetto risulta essere tran - sitorio e sembra che il recettore HER3, privo di attività chinasica, sia in grado di mediare la riattivazione del pathway, creando così una via di salvataggio dall’azione dei TKI. Nel presente lavoro abbiamo dimostrato che l’introduzione del miR-205 in cellule di carcinoma mammario, modulando l'espressione di HER3, e spegnendo di conseguenza la via mediata da Akt, è in grado di contrastare i meccanismi di resistenza al trattamento mediati dal recettore, ristabilendo così l’effetto pro-apoptotico (induzione di morte cellulare) dei farmaci utilizzati. La reintroduzione del miR-205 induce infatti un aumento di apoptosi in cellule trattate con Gefitinib o con Lapatinib.

In conclusione, sulla base degli esperimenti condotti, abbiamo quindi evidenziato un nuovo oncosoppressore nel carcinoma della mammella, miR-205, capace di interferire con la proliferazione cellulare mediata dai recettori della famiglia HER, ed in grado di aumentare la responsività a trattamento con inibitori tirosin-chinasici (TKI). Nuovi dati preliminari recentemente ottenuti dimostrano inoltre come il miR-205 abbia un forte ruolo oncosoppressivo non solo in un modello overesprimente HER2, ma anche in un modello di carcinoma mammario triplo negativo. Questo sottogruppo include tumori alla mammella che non esprimono nè i recettori ormonali (recettore per gli estrogeni e per il progesterone), nè HER2, e che risultano molto aggressivi da un punto di vista clinico e caratterizzati da un fenotipo estremamente sdifferenziato. Non essendo stati ancora identificati specifici marcatori, per questo sottogruppo tumorale non esiste ancora, ad oggi, una specifica ed efficace terapia mirata. I microRNA potrebbero sia fornire le informazioni biologiche mancanti, necessarie per spiegare il comportamento di questo sottotipo di tumori, sia rappresentare un possible strumento o bersaglio per una terapia specifica. In particolare, abbiamo recentemente dimostrato come il miR-205 sia in grado di inibire sia la proliferazione che la migrazione in modelli in vitro di tumori tripli negativi, sia la crescita in vivo in modelli murini, probabilmente attraverso la modulazione di molecole coinvolte nei processi di proliferazione, adesione, migrazione, invasione. In conclusione, possiamo affermare che i microRNA sono probabilmente le “pedine mancanti” nella biologia dei tumori umani, nuove molecole regolatrici in grado di influenzare praticamente tutti i processi cellulari e molecolari noti, modulando l’espressione di un’ampia varietà di molecole bersaglio. Per questa ragione, si sta ad oggi valutando ed investigando il possibile utilizzo di queste piccole molecole ad RNA come terapia innovativa, nel tentativo di modulare la loro espressione nei tumori. In particolare, si stanno attualmente elaborando approcci per reintrodurre microRNA la cui espressione è persa nel tumore, o viceversa inibire microRNA oncogenici utilizzando specifiche molecole antisenso, cercando di aumentare la stabilità dei composti e di ottimizzare il raggiungimento dell’organo bersaglio.

Dopo le iniziali osservazioni dell’associazione tra microRNA e tumori umani, questo campo di ricerca sta crescendo in modo incredibilmente rapido, suscitando l’interesse dell’intera comunità scientifica internazionale. Nel prossimo futuro, lo sforzo dei ricercatori coinvolti in quest’ambito sarà sicuramente volto all’elucidazione dei meccanismi molecolari in cui i microRNA sono coinvolti, e alla validazione del loro potenziale sia come biomarcatori che come strumenti o bersagli di terapie innovative.