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Un programma speciale di oncologia clinica molecolare

Cosa sono le CSC

Cellule staminali tumorali CUTIl cancro è oggetto di intensa ricerca in tutto il mondo, ma molte domande su come la malattia si origini e progredisca rimangono ad oggi in attesa di risposta. Il modello delle cellule staminali tumorali (CSC, acronimo dall’inglese Cancer Stem Cells), le cui prime evidenze risalgono alla fine degli anni ‘90, sostiene l’esistenza, in molti tipi di tumore, di un gruppo di cellule responsabili della progressione della malattia e della resistenza alle terapie.

Secondo il modello delle CSC, molti tumori presentano un’organizzazione di tipo gerarchico, con all’apice un gruppo di cellule immature, dette cellule staminali tumorali, in grado di mantenere costante il proprio numero e di dare origine ad una progenie diversificata di cellule tumorali.

Tre fondamentali caratteristiche

Le CSC sono solitamente una minoranza all’interno di un tumore e presentano tre principali caratteristiche:

  1.  sono indispensabili per la crescita del tumore perché generano tutte le altre cellule tumorali;
  2.  sono resistenti ai farmaci antitumorali: spesso sopravvivono alla chemioterapia e riformano il tumore dopo mesi o anni; 
  3. sono responsabili della formazione di metastasi, cioè della disseminazione del tumore in altre parti del corpo.

Targeterd therapy CUTPerché le cellule staminali tumorali sono importanti? 

Se le CSC sono le “madri” di tutte le cellule che compongono la massa tumorale, solo distruggendole si potrà eliminare definitivamente il tumore e curare il paziente. Viceversa, se la terapia non riuscirà a eliminare le CSC ma solo le cellule tumorali figlie, il tumore prima o poi si riformerà. Le CSC rappresentano pertanto il primo bersaglio da colpire nella lotto contro il tumore.

Purtroppo per le CSC sono più resistenti alla chemio e alla radioterapia rispetto al resto delle cellule tumorali. Questo è probabilmente il motivo per cui molti tumori, dopo un’iniziale risposta alle terapie (durante la quale vengono eliminate solo le cellule tumorali figlie ma le staminali rimangono intatte) ricominciano a crescere e prendono il sopravvento.

L’importanza delle staminali tumorali è anche legata alla loro capacità di formare metastasi, che sono degli avamposti del tumore che si formano in altre zone del corpo, spesso in organi vitali (come polmoni, fegato, midollo osseo) compromettendone le funzioni. Nuovi farmaci in grado di eliminare le cellule staminali tumorali potrebbero eliminare le metastasi o impedirne la formazione, permettendo così di guarire molti tipi di tumore finora incurabili.

Quando sono state scoperte? CSC omino cut

L’esistenza delle CSC è stata scoperta da ricercatori americani alla fine del decennio scorso nei tumori del sangue (leucemie), dove queste cellule sono state riconosciute per la loro capacità di ricreare la leucemia umana in topi da laboratorio.

Nel 2003, le CSC sono state identificate nel tumore della mammella e in alcuni tumori cerebrali. Queste scoperte hanno dato il via all’identificazione di staminali in molti altri tumori solidi: nel 2007 sono state scoperte le staminali nei tumori dell’intestino, del pancreas, della testa/collo, seguite negli anni successivi dalle staminali del tumore alla prostata, del polmone, della tiroide, dello stomaco, del rene, dell’ovaio e della vescica.

L’Italia è stata all’avanguardia nella scoperta delle cellule staminali tumorali, con la scoperta delle staminali dei tumori del colon e del polmone effettuata dal gruppo di ricerca diretto da De Maria e con il sostegno dell’AIRC.

 

CSC Origine Da dove derivano le cellule staminali tumorali?

Le cellule staminali delle leucemie si sono rivelate molto simili alle cellule staminali del sangue presenti nelle persone sane. La somiglianza fra le staminali tumorali e quelle normali è stata osservata anche in altri tumori.  

 Da queste osservazioni è nata l’ipotesi che le staminali di un tumore derivino dalle staminali del tessuto in cui il tumore si è sviluppato in seguito ad un processo di mutazione o di trasformazione maligna.

Le staminali tumorali potrebbero derivare anche da una categoria di cellule chiamate progenitori. Questi   sono i primi discendenti delle cellule staminali e possiedono una grande capacità di dividersi ma – contrariamente alle staminali – dopo un certo tempo muoiono. Se una cellula progenitrice va incontro a trasformazione maligna può acquisire l’immortalità e diventare a tutti gli effetti una cellula staminale tumorale.

 

Foto Signore 2 - con didascalia pngCome sono fatte le cellule staminali tumorali? 

Le CSC sono piuttosto simili alle cellule staminali normali: hanno una forma tondeggiante e un aspetto abbastanza anonimo, mentre le cellule tumorali specializzate hanno forme diverse a seconda del tessuto in cui si è sviluppato il tumore. Una particolarità delle cellule staminali tumorali è la tendenza, quando sono tenute in provetta, a formare delle sfere composte da cellule staminali e dalle loro cellule figlie.

Ma come si fa a riconoscere una cellula staminale tumorale? Non è assolutamente facile e si deve ricorrere a tecniche particolari che evidenziano la presenza di alcune proteine esposte sulla membrana della cellula. Queste proteine (marcatori di membrana) sono generalmente presenti anche sulle cellule staminali normali, e questo rende molto difficile distinguere i due tipi di cellule.

Le staminali tumorali vengono anche riconosciute per la loro proprietà di espellere velocemente alcune sostanze chimiche o per la presenza di particolari enzimi. Tuttavia alcuni di questi “segni particolari” cambiano fra tumori di individui diversi e non sono costanti nel tempo. Pertanto l’identificazione delle cellule staminali tumorali è un campo in continua evoluzione, in cui si succedono scoperte e smentite alla ricerca di un modo sicuro e affidabile per riconoscere queste cellule.

Quali ostacoli? 

Distruggere le CSC è una delle sfide più grandi per gli scienziati che fanno ricerca sul cancro. Una sfida che da una parte offre la possibilità di curare più efficacemente i tumori, ma dall’altra deve superare molti ostacoli.

L’ostacolo principale è rappresentato dalla somiglianza fra le CSC e le cellule staminali normali. Se le cellule staminali tumorali sono molto simili alle cellule staminali normali, è molto probabile che una nuova terapia anticancro diretta contro le staminali tumorali finisca per distruggere anche le staminali normali. Per risolvere questo problema è necessario imparare a distinguere con sicurezza le staminali tumorali dalle staminali normali, in modo da sviluppare terapie che colpiscano selettivamente le prime.

Un altro ostacolo è rappresentato dal fatto che le CSC sono particolarmente resistenti alla chemio e alla radioterapia. Fra le loro specialità infatti c’è anche una particolare capacità di espellere velocemente i farmaci e di riparare con grande efficienza i danni provocati dalle radiazioni. Spesso inoltre le staminali tumorali si dividono poco (lasciando alle cellule progenitrici il compito di produrre la grande massa delle cellule tumorali) e di conseguenza sono poco attaccabili dalla chemioterapia, che invece colpisce di preferenza le cellule che si dividono velocemente.

Per distruggere le staminali tumorali è necessario studiarle a fondo in modo da capire i loro punti deboli. Una volta trovati dei processi o delle caratteristiche su cui le staminali tumorali basano la loro sopravvivenza, si potranno sviluppare delle nuove terapie mirate, che colpiscano efficacemente le cellule staminali tumorali senza danneggiare le cellule normali.