La chemioterapia non agisce sulle cellule tumorali soltanto eliminandole; in alcuni casi le cellule che sopravvivono al trattamento possono entrare in una particolare condizione, chiamata senescenza cellulare, nella quale smettono di crescere, ma rimangono vive e metabolicamente attive, modificando profondamente il proprio comportamento. I risultati dello studio hanno in particolare mostrato che, in un sottogruppo di campioni di pazienti con leucemia mieloide acuta LMA, il processo indotto dalla chemioterapia ha avuto una conseguenza importante: le cellule leucemiche sono diventate più riconoscibili da parte dei linfociti T, le cellule del sistema immunitario capaci di individuare e attaccare cellule anomale. La ricerca è stata coordinata da Raffaella De Micco, group leader dell’Unità di Senescenza nell’Invecchiamento delle Cellule Staminali, Differenziazione e Cancro all’Istituto San Raffaele Telethon per la Terapia Genica SR-Tiget e professore associato di Patologia presso la Scuola Universitaria Superiore IUSS di Pavia, e sostenuta anche da Fondazione AIRC.
I risultati, pubblicati su Nature Communications, sono stati ottenuti grazie a esperimenti di laboratorio su campioni derivati da pazienti con LMA. I ricercatori hanno osservato che, quando le cellule leucemiche entrano in senescenza dopo la chemioterapia, aumenta sulla loro superficie l’espressione delle molecole HLA, che funzionano un po’ come “vetrine” molecolari esponendo piccoli frammenti di proteine della cellula e aiutando così i linfociti T a riconoscerle e aggredirle in quanto anomale.
I dati raccolti hanno inoltre permesso di identificare un meccanismo epigenetico, vale a dire un sistema che regola le attività dei geni senza modificare la sequenza del DNA. Tale meccanismo potrebbe spiegare perché il fenomeno si verifichi in alcuni campioni, detti per questo con senescence high o ad alta senescenza, e non in altri, chiamati invece senescence low o a bassa senescenza. In questi ultimi, in particolare, alcuni programmi coinvolti nella risposta immunitaria sembrano rimanere maggiormente frenati. Da qui è nata una seconda intuizione da parte dei ricercatori coinvolti nello studio: se questo “freno” contribuisce a rendere alcune cellule leucemiche meno riconoscibili da parte del sistema immunitario, intervenire sul meccanismo epigenetico potrebbe aumentare la loro visibilità immunologica. I ricercatori hanno quindi sperimentato in laboratorio un farmaco già approvato per uso clinico in grado di agire su questo aspetto, ottenendo una maggiore esposizione delle molecole HLA e una migliore attivazione dei linfociti T. I risultati ottenuti non indicano ancora una nuova terapia per i pazienti, ma aprono alla possibilità di studiare la senescenza come potenziale biomarcatore della diversa risposta immunologica alla chemioterapia e in futuro di esplorare nuove strategie terapeutiche combinate.
CHE COSA SUCCEDE ALLE CELLULE LEUCEMICHE DOPO LA CHEMIOTERAPIA
I ricercatori hanno studiato campioni provenienti da 21 pazienti con leucemia mieloide acuta di nuova diagnosi, non ancora trattati con chemioterapia, esponendo in laboratorio le cellule leucemiche alla citarabina, farmaco chemioterapico comunemente utilizzato nel trattamento della LMA. Non tutti i hanno risposto allo stesso modo: dopo il trattamento, in 15 su 21 campioni una quota delle cellule ha sviluppato caratteristiche compatibili con la senescenza. Questi campioni sono stati definiti senescence high; negli altri 6, classificati come senescence low, la risposta era molto meno evidente.
La senescenza non va confusa con la morte o la quiescenza cellulare. Una cellula senescente arresta la propria proliferazione, generalmente in modo stabile, ma rimane viva e metabolicamente attiva, modificando l’attività di numerosi geni e il rapporto con l’ambiente circostante. In oncologia questo fenomeno può avere effetti diversi. Nel breve periodo, l’arresto della proliferazione può contribuire al controllo del tumore e, come suggeriscono i risultati di questo studio, può rendere alcune cellule tumorali più riconoscibili dal sistema immunitario. Se però le cellule senescenti persistono a lungo nell’organismo, possono contribuire a creare un ambiente infiammatorio cronico che, in determinate condizioni, favorisce resistenza alle terapie e progressione della malattia.
Nel nuovo studio i ricercatori si sono concentrati soprattutto su ciò che avviene nelle prime fasi dopo il trattamento. Le cellule in senescenza diventano più “visibili” al sistema immunitario: nei campioni senescence high, si è osservato che la chemioterapia attiva programmi molecolari legati all’infiammazione e agli interferoni e aumenta sulla superficie delle cellule leucemiche la presenza di molecole HLA di classe I e II. L’effetto non era soltanto molecolare. Negli esperimenti di co-coltura, in cui le cellule leucemiche e i linfociti T dello stesso paziente venivano coltivati insieme per osservare la loro interazione, le cellule leucemiche senescence high trattate con chemioterapia inducevano una maggiore proliferazione dei linfociti T CD4+ e CD8+ rispetto a quelle senescence low.
I risultati di ulteriori esperimenti hanno confermato il ruolo delle molecole HLA. Quando i ricercatori ne hanno bloccato la funzione, i linfociti T si sono attivati meno contro le cellule leucemiche, dimostrando che la maggiore visibilità di queste cellule dipende proprio dalle HLA: “I nostri risultati indicano che la senescenza indotta dalla terapia non è semplicemente uno stato in cui la cellula leucemica smette di proliferare”, dichiara Di Micco. “In alcuni campioni modifica anche il dialogo tra tumore e sistema immunitario, aumentando la capacità delle cellule leucemiche di presentare antigeni e di essere riconosciute dai linfociti T. È però importante sottolineare che non tutti i campioni rispondono in questo modo: comprendere l’origine di questa differenza è proprio uno degli aspetti più interessanti del lavoro.”
Per capire perché alcune leucemie sviluppino questa risposta e altre no, i ricercatori hanno analizzato anche i meccanismi epigenetici, che regolano l’attività dei geni senza modificare il DNA; tra questi, il complesso proteico PRC2, di cui EZH2 è una componente fondamentale: “Nei campioni senescence low, abbiamo osservato una maggiore attività di questo sistema inibitorio prima del trattamento”, spiega Simona Fusco, co-prima autrice dell’articolo. “Alcuni dei geni coinvolti nella risposta immunitaria risultavano così più ‘frenati’ e quindi meno disponibili ad attivarsi. Ciò può contribuire a spiegare perché, dopo la chemioterapia, queste cellule aumentino meno l’espressione delle HLA e rimangano meno riconoscibili da parte del sistema immunitario.”
Per verificare se fosse possibile intervenire su questo meccanismo, i ricercatori hanno trattato in laboratorio le cellule senescence low con tazemetostat, un farmaco già approvato per uso clinico, che inibisce selettivamente EZH2. Il trattamento ha ridotto il “freno” epigenetico in regioni del DNA coinvolte nella risposta immunitaria e infiammatoria e ha aumentato l’espressione delle molecole HLA di classe I e II. Le cellule trattate sono diventate inoltre più capaci di stimolare la proliferazione dei linfociti T CD4+ e CD8+. Il risultato, sottolineano gli autori, indica che modificare farmacologicamente alcuni meccanismi epigenetici potrebbe rappresentare in futuro una possibile strategia per aumentare la riconoscibilità immunologica di alcune cellule leucemiche. “Questi dati ci dicono soprattutto che la risposta alla chemioterapia può avere effetti immunologici diversa da paziente a paziente”, aggiunge Di Micco. “Il prossimo passo sarà capire se la capacità delle cellule leucemiche di entrare in senescenza possa diventare anche un biomarcatore, utile a identificare i pazienti con una diversa risposta immunologica alla chemioterapia. Allo stesso tempo vogliamo approfondire la possibilità di combinare la chemioterapia con immunoterapie a base di cellule T ingegnerizzate e/o farmaci capaci di agire sui meccanismi epigenetici che regolano la visibilità delle cellule leucemiche al sistema immunitario. Sono prospettive che richiedono ancora verifiche su gruppi più ampi di pazienti e studi preclinici e clinici dedicati prima di poter pensare a un’applicazione nella pratica clinica.”
La ricerca ha ricevuto il sostegno di diversi Enti nazionali e internazionali: Fondazione AIRC per la Ricerca sul Cancro, Fondazione Telethon, Human Frontier Science Program, American Society of Hematology, New York Stem Cell Foundation, European Research Council ERC, European Hematology Association, Leukemia Research Foundation e Ministero della Salute.
