Geni Sotto la Lente: Perché i Bulldog Francesi Reagiscono Diversamente ai Tumori Cerebrali?

Ciao a tutti, appassionati di scienza e amici a quattro zampe! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante nel mondo della genetica canina, un campo che, credetemi, riserva sorprese incredibili e ha implicazioni importantissime non solo per i nostri fedeli compagni, ma anche per noi umani. Parleremo di una razza specifica, i Bulldog Francesi, e di un tipo di tumore cerebrale piuttosto aggressivo: l’oligodendroglioma di alto grado (HGO).

Forse non tutti sanno che alcune razze canine, come i Boxer, i Boston Terrier e, appunto, i Bulldog Francesi, appartengono allo stesso “ramo” dell’albero genealogico canino (il clade filogenetico, per i più tecnici) e, purtroppo, condividono un rischio più elevato di sviluppare questo tipo di tumore rispetto ad altre razze. Ma qui sorge un mistero: nonostante questa “parentela” e la comune predisposizione, quando si tratta di terapie, in particolare l’immunoterapia, i Bulldog Francesi sembrano avere la vita più dura, con una sopravvivenza media inferiore rispetto ai loro “cugini” Boxer e Boston Terrier. Un bel rompicapo, vero?

L’ipotesi: una questione di geni?

Di fronte a questa disparità, ci siamo chiesti: e se la chiave fosse nascosta nei loro geni? Più precisamente, nel trascrittoma – l’insieme di tutte le molecole di RNA messaggero che, in pratica, dicono alle cellule cosa fare. La nostra ipotesi era che il trascrittoma dell’HGO nei Bulldog Francesi fosse diverso da quello dei Boxer e dei Boston Terrier, e che queste differenze potessero spiegare la diversa risposta ai trattamenti e la prognosi meno favorevole.

Per vederci chiaro, abbiamo intrapreso uno studio analizzando campioni di tessuto tumorale HGO, conservati in formalina e inclusi in paraffina (una tecnica standard per preservare i tessuti), prelevati da Bulldog Francesi, Boxer e Boston Terrier. L’obiettivo? Identificare i geni che mostravano un’espressione differente (i cosiddetti geni differenzialmente espressi, o DEG) tra i Bulldog Francesi e le altre due razze.

Cosa abbiamo scoperto: un profilo genetico distintivo

Ebbene, i risultati sono stati illuminanti! Abbiamo identificato ben 31 geni differenzialmente espressi nei campioni di HGO dei Bulldog Francesi rispetto a quelli degli altri due gruppi. Ma non ci siamo fermati qui. Abbiamo voluto capire cosa facessero questi geni, quali “percorsi” biologici influenzassero.

Utilizzando un’analisi chiamata Gene Set Enrichment Analysis (GSEA), abbiamo scoperto che nei Bulldog Francesi c’era un arricchimento significativo in ben 15 pathway cellulari. Immaginate questi pathway come delle “autostrade” molecolari che regolano funzioni cruciali della cellula. Nei Bulldog Francesi, queste “autostrade” sembravano particolarmente trafficate, e non sempre in senso positivo.
Tra queste, spiccavano vie legate alla progressione del ciclo cellulare (come i target di E2F), all’attività di oncogeni (geni che, se alterati, possono promuovere il cancro, come la via di segnalazione mTOR e KRAS) e alla regolazione immunitaria (come la segnalazione IL2-STAT5 e il rigetto del trapianto allogenico).

Questi dati confermano la nostra intuizione: esiste un profilo trascrittomico specifico per l’HGO nel Bulldog Francese. Questa scoperta è un passo avanti fondamentale per diverse ragioni. Innanzitutto, ci aiuta a capire meglio la biologia del glioma canino, una malattia che, purtroppo, ha opzioni terapeutiche limitate e una prognosi spesso infausta. L’HGO canino, infatti, condivide molte somiglianze con il glioblastoma umano (GB), uno dei tumori cerebrali più devastanti per l’uomo. Capire le specificità di razza nel cane può quindi offrirci preziosi spunti anche per la ricerca sul glioblastoma umano, rendendo il cane un modello preclinico ancora più valido. E, non da ultimo, apre la strada a possibili terapie di precisione, personalizzate per ogni singolo paziente canino.

Un’occhiata più da vicino ai geni “incriminati”

Dei 31 geni codificanti proteine che abbiamo trovato differenzialmente espressi, 14 erano sovraespressi (cioè, “lavoravano” di più) nei Bulldog Francesi, mentre 17 erano sottoespressi.
Tra quelli sovraespressi, alcuni sono già noti per il loro ruolo nei gliomi, mentre altri rappresentano nuove piste di indagine. Il gene più clamorosamente sovraespresso nei Bulldog Francesi è stato il FGF4 (Fibroblast Growth Factor 4), con un aumento di oltre 86 volte! È interessante notare che i Bulldog Francesi portano molto frequentemente una variante genetica (un retrogene) di FGF4, assente nei Boston Terrier e non ancora valutata nei Boxer. Questa potrebbe essere una caratteristica di razza che, in presenza di altri fattori, contribuisce a un comportamento tumorale più aggressivo.

Altri geni sovraespressi degni di nota includono:

• DLA88: una molecola del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) di classe I, cruciale per la presentazione degli antigeni alle cellule T citotossiche. Le cellule tumorali possono “giocare” con queste molecole per sfuggire al sistema immunitario. Le differenze nel profilo allelico di DLA88 tra le razze potrebbero influenzare la risposta all’immunoterapia. Nei Boxer, ad esempio, si è visto un allele dominante, forse frutto di un “collo di bottiglia” genetico durante la formazione della razza.
• HSP90AB1: una proteina da shock termico coinvolta in molti processi cellulari, inclusa la presentazione dell’antigene. Nei gliomi umani, è associata a una prognosi peggiore e promuove la proliferazione tumorale.
• PTP4A1: implicato nello sviluppo tumorale e sovraespresso nel glioma umano, dove la sua inibizione riduce l’aggressività delle cellule tumorali.

Ci sono poi geni sovraespressi che, pur non essendo direttamente implicati nel glioma, appartengono a famiglie geniche con ruoli noti in questa patologia, come SCN11A (canali del sodio), MAPK6 (coinvolto in vie di segnalazione che promuovono la crescita tumorale in altri cancri) e HOXD8 (fattori di trascrizione importanti nello sviluppo).

Dall’altro lato, tra i geni sottoespressi nei Bulldog Francesi (e quindi più espressi nei Boxer e Boston Terrier, potenzialmente conferendo loro una prognosi migliore), troviamo ad esempio PNKP, un gene di riparazione del DNA, e BRAT1, che interagisce con il gene soppressore tumorale BRCA1. Una minore attività di questi geni “protettivi” nei Bulldog Francesi potrebbe contribuire alla crescita tumorale.

Le “autostrade” molecolari e il sistema immunitario

Tornando ai pathway arricchiti, quelli legati alla progressione del ciclo cellulare (come i target di E2F e il checkpoint G2-M) sono noti per essere alterati nei gliomi umani e sono segno di intensa proliferazione tumorale. Il loro arricchimento nei Bulldog Francesi suggerisce che i loro tumori potrebbero crescere più rapidamente.
Anche i pathway oncogenici come KRAS, mTOR e Myc, che promuovono la crescita e la divisione cellulare, erano più attivi. È interessante notare che studi precedenti non avevano evidenziato un’elevata espressione di mTOR nelle linee cellulari di glioma canino in generale, il che sottolinea come questa possa essere una peculiarità dei Bulldog Francesi.

Ma forse l’aspetto più intrigante riguarda i pathway legati alla regolazione immunitaria, come la segnalazione di TNF-α via NF-kB, la risposta all’interferone gamma e alfa, il rigetto del trapianto allogenico e la risposta infiammatoria. Sappiamo che i gliomi sono maestri nel manipolare il sistema immunitario, creando un microambiente tumorale “freddo”, cioè poco reattivo dal punto di vista immunitario, e promuovendo fenotipi cellulari immunosoppressivi. Il fatto che una così grande proporzione dei pathway arricchiti nei Bulldog Francesi sia di natura immunitaria suggerisce che i loro HGO potrebbero instaurare un’interazione tumore-sistema immunitario specifica della razza, che potrebbe essere alla base della loro scarsa risposta all’immunoterapia.

Considerazioni e prospettive future

Certo, come in ogni avventura scientifica, ci sono delle piccole note a margine. Ad esempio, l’età media dei Bulldog Francesi nel nostro studio era leggermente inferiore a quella degli altri cani, e c’erano differenze nella localizzazione del tumore e nel sesso tra i gruppi. Inoltre, un Bulldog Francese non si raggruppava perfettamente con gli altri dal punto di vista genetico, un piccolo “outlier” che ci ricorda quanto sia complessa la biologia. Queste sono variabili che studi futuri con campioni più ampi potranno aiutare a chiarire.
Sarebbe anche fondamentale confrontare questi dati con il trascrittoma del tessuto cerebrale normale di queste razze, per capire se le differenze osservate siano specifiche del tumore o caratteristiche intrinseche della razza.

Nonostante ciò, questo studio apre una finestra importante. Abbiamo dimostrato che esistono differenze significative nell’espressione genica e nei pathway attivati nell’HGO dei Bulldog Francesi rispetto ad altre razze predisposte. Questi dati sono una piattaforma di lancio per future ricerche volte a caratterizzare ulteriormente questi profili trascrittomici specifici della razza e, soprattutto, a determinare come i geni identificati influenzino la prognosi e la risposta ai trattamenti.

La strada è ancora lunga, ma ogni scoperta ci avvicina a comprendere meglio questi complessi tumori e, speriamo, a sviluppare strategie terapeutiche più efficaci e personalizzate per i nostri amati Bulldog Francesi e, perché no, con ricadute positive anche per la medicina umana. La scienza, quando unisce la passione per gli animali alla ricerca di frontiera, può davvero fare la differenza!

Fonte: Springer