Il Lato Oscuro dell’Infiammazione: Come IL-6 Trucca le Carte per Far Crescere i Tumori Agendo su CDO1!

Ciao a tutti, appassionati di scienza e misteri del corpo umano! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante nel microscopico mondo delle nostre cellule, in particolare quelle che, ahimè, decidono di “impazzire” e diventare tumorali. Parleremo di come un’insospettabile molecola infiammatoria, l’Interleuchina-6 (IL-6), possa giocare un ruolo da protagonista nel favorire la crescita di certi tumori, agendo su un meccanismo metabolico fondamentale legato a un amminoacido chiamato cisteina. Sembra complicato? Tranquilli, cercherò di spiegarvelo in modo semplice e, spero, intrigante!

L’infiammazione: Amica o Nemica?

Partiamo da un concetto base: l’infiammazione. Di per sé, è una risposta vitale del nostro sistema immunitario a infezioni o danni. Ma cosa succede quando diventa cronica o quando le cellule tumorali imparano a “dirottarla” a proprio vantaggio? Ecco, qui le cose si complicano. Molti tumori, infatti, nascono proprio in zone di infiammazione cronica e, non contente, le cellule cancerose stesse possono produrre molecole infiammatorie, creando un microambiente che le aiuta a proliferare e sopravvivere.

Tra i protagonisti di questo scenario c’è proprio lei, l’IL-6. Questa citochina è come un messaggero super attivo nel microambiente tumorale, e bloccarla è diventata una strategia terapeutica promettente. Ma come agisce esattamente a livello molecolare per spingere le cellule tumorali a moltiplicarsi? Qui entra in gioco la nostra scoperta.

CDO1 e la Gestione della Cisteina: Un Equilibrio Delicato

Avete mai sentito parlare della cisteina? È un amminoacido solforato, essenziale per un sacco di cose: costruire proteine, difenderci dallo stress ossidativo, disintossicarci. Le cellule ne hanno bisogno, ma come per tutto, il troppo stroppia. Esiste un processo chiamato ossidazione della cisteina che serve a smaltirla quando è in eccesso.

Il “capo” di questo processo, l’enzima che ne detta il ritmo, si chiama Cisteina Diossigenasi di tipo 1 (CDO1). Questo enzima, che dipende dal ferro per funzionare, trasforma la cisteina in acido cistein-solfinico, il primo passo per il suo smaltimento. Negli ultimi anni, si è scoperto che CDO1 agisce spesso come un soppressore tumorale: quando manca o funziona poco, le cellule tumorali sembrano avere vita più facile, proliferando e diventando più invasive.

La domanda che ci siamo posti è stata: l’ambiente infiammatorio, e in particolare l’IL-6, può influenzare l’attività di CDO1 e quindi la disponibilità di cisteina per le cellule tumorali? La risposta, ragazzi, è un sonoro SÌ!

La Scoperta: IL-6 Mette KO l’Enzima CDO1!

Abbiamo lavorato con cellule di carcinoma orale a cellule squamose (OSCC), un tipo di tumore spesso legato all’infiammazione. Usando dei traccianti radioattivi (cisteina marcata con Carbonio-14), abbiamo visto una cosa sorprendente: trattando le cellule con IL-6, la produzione di piruvato (un prodotto finale dell’ossidazione della cisteina) diminuiva drasticamente. Allo stesso tempo, i livelli di cisteina dentro le cellule aumentavano. Era chiaro: l’IL-6 stava bloccando l’ossidazione della cisteina.

Ma come? L’espressione della proteina CDO1 non cambiava significativamente. Il problema doveva essere nella sua attività. E infatti, isolando l’enzima CDO1 da cellule trattate con IL-6, abbiamo misurato un’attività molto più bassa rispetto a quella dell’enzima proveniente da cellule non trattate. L’IL-6, in qualche modo, stava “spegnendo” l’interruttore di CDO1! Questo effetto non si limitava solo all’OSCC, ma lo abbiamo osservato anche in cellule di cancro al fegato, colon-retto e prostata, e persino con altre citochine infiammatorie come TNF-α e IL-1β. Sembra proprio un meccanismo diffuso!

Il Colpevole Molecolare: Spunta AKT1!

A questo punto, la caccia al colpevole era aperta. Chi era il sicario molecolare inviato da IL-6 per sabotare CDO1? Abbiamo testato vari inibitori di vie di segnalazione cellulare attivate dall’infiammazione. E bingo! Un inibitore delle chinasi AKT (in particolare MK-2206) riusciva a ripristinare l’attività di CDO1 nonostante la presenza di IL-6.

Le chinasi AKT sono una famiglia di enzimi (AKT1, AKT2, AKT3) noti per regolare la crescita cellulare. Silenziando specificamente ciascuna isoforma, abbiamo scoperto che era proprio AKT1 il responsabile. Anche se spesso associato ai fattori di crescita, AKT1 può essere attivato anche da IL-6. E non solo: abbiamo dimostrato che AKT1 e CDO1 possono legarsi direttamente! E questo legame aumentava proprio quando le cellule venivano trattate con IL-6.

La Modifica Chiave: Fosforilazione su T89

AKT1 è una chinasi, il che significa che il suo “mestiere” è aggiungere gruppi fosfato ad altre proteine (un processo chiamato fosforilazione), modificandone la funzione. Poteva essere questo il modo in cui AKT1 inattivava CDO1? Assolutamente sì!

Con un esperimento in vitro, usando proteine purificate e ATP radioattivo, abbiamo visto che AKT1 era in grado di fosforilare direttamente CDO1. Ma dove avveniva questa modifica cruciale? Analizzando la proteina, abbiamo identificato il sito esatto: un residuo di treonina in posizione 89 (T89). Questa posizione è incredibilmente conservata in diverse specie, suggerendo la sua importanza.

Abbiamo persino creato un anticorpo specifico per riconoscere CDO1 fosforilato su T89 (pT89). E voilà: trattando le cellule con IL-6, il segnale di CDO1 pT89 schizzava alle stelle! Questa fosforilazione veniva bloccata sostituendo T89 con un’alanina (T89A, una mutazione che impedisce la fosforilazione) o usando inibitori di AKT1 o della via a monte (PI3K). Curiosamente, anche attivando artificialmente AKT1 (con una forma chiamata Myr-HA-AKT1), la fosforilazione di CDO1 T89 aumentava a dismisura, anche senza IL-6. Era la prova definitiva: IL-6 attiva AKT1, che fosforila CDO1 su T89.

Come la Fosforilazione “Rompe” CDO1: Questione di Ferro!

Ma perché questa fosforilazione su T89 blocca l’attività di CDO1? Abbiamo dato un’occhiata alla struttura tridimensionale della proteina. T89 non è direttamente nel sito attivo dove avviene la reazione, ma si trova vicino a un altro residuo, l’istidina 88 (H88), che è fondamentale per legare lo ione ferro (Fe2+) necessario all’enzima per funzionare.

La nostra ipotesi? La fosforilazione di T89 (l’aggiunta di un gruppo fosfato, che è ingombrante e carico negativamente) disturba il legame tra H88 e il ferro. Per testarlo, abbiamo usato l’EDTA, una molecola che “ruba” i metalli come il ferro. Abbiamo visto che CDO1 fosforilato su T89 diventava molto più sensibile all’EDTA: bastava una piccola quantità di EDTA per inattivarlo, molto meno di quella necessaria per inattivare il CDO1 normale. Questo significa che la fosforilazione rende CDO1 meno “bravo” a tenersi stretto il suo ferro essenziale. Senza ferro, l’enzima non lavora. Geniale e diabolico, no?

L’Effetto Domino: Più Cisteina, Più Proteine, Più Crescita!

Ok, abbiamo capito il meccanismo: IL-6 -> AKT1 -> Fosforilazione di CDO1 T89 -> Blocco attività CDO1. Ma qual è la conseguenza finale per la cellula tumorale?

Bloccando CDO1, come abbiamo visto, la cellula accumula cisteina. E a cosa serve tutta questa cisteina extra? Principalmente a costruire nuove proteine! Le cellule tumorali, per crescere e dividersi rapidamente, hanno un bisogno famelico di amminoacidi per la sintesi proteica.

Abbiamo verificato anche questo. Sostituendo il CDO1 normale con la versione mutante T89A (che non può essere fosforilata e quindi rimane attiva), abbiamo visto che l’effetto di IL-6 sull’accumulo di cisteina e sulla sintesi proteica (misurata usando amminoacidi radioattivi) veniva quasi annullato. In pratica, impedendo la fosforilazione di CDO1, abbiamo tolto a IL-6 la capacità di “ingrassare” le cellule tumorali con la cisteina.

E questo si traduceva direttamente in una minore proliferazione cellulare. Le cellule con CDO1 T89A crescevano molto meno in risposta a IL-6 rispetto a quelle con CDO1 normale. La fosforilazione di CDO1 T89 è quindi essenziale per la proliferazione indotta da IL-6!

La Prova del Nove: Modelli Animali e Pazienti Umani

Per confermare le nostre scoperte in vivo, abbiamo usato un modello animale (topi nude a cui sono state iniettate cellule di OSCC). Abbiamo creato cellule che producevano molta IL-6 e che esprimevano o il CDO1 normale o il mutante T89A. Come previsto, l’eccesso di IL-6 faceva crescere i tumori molto più velocemente. Ma, ed ecco il punto cruciale, nei topi con cellule esprimenti il CDO1 T89A, la crescita tumorale indotta da IL-6 era significativamente ridotta! Inoltre, trattando i topi con Tocilizumab, un farmaco che blocca il recettore di IL-6, abbiamo ottenuto un effetto simile: riduzione della crescita tumorale, della proliferazione (marker Ki-67) e della fosforilazione di CDO1 T89.

Infine, abbiamo analizzato campioni di tumore OSCC prelevati da 50 pazienti. E cosa abbiamo trovato? Una correlazione positiva chiarissima: i tumori con alti livelli di IL-6 mostravano anche alti livelli di CDO1 fosforilato su T89. Non solo, ma livelli elevati di CDO1 pT89 erano più frequenti nei tumori in stadio avanzato (III/IV) e in quelli meno differenziati (più aggressivi). Questo suggerisce fortemente che questo meccanismo giochi un ruolo importante nella progressione del tumore nell’uomo.

Conclusioni: Una Nuova Strada per Colpire il Cancro?

Ragazzi, quello che abbiamo scoperto è un meccanismo nuovo e affascinante attraverso cui l’infiammazione (tramite IL-6) e il metabolismo (tramite la gestione della cisteina da parte di CDO1) si intrecciano per favorire la crescita tumorale. L’asse IL-6 -> AKT1 -> CDO1 pT89 emerge come un regolatore chiave che permette alle cellule tumorali di assicurarsi la cisteina necessaria per la loro rapida proliferazione.

Questa scoperta non è solo interessante dal punto di vista biologico, ma apre anche nuove prospettive terapeutiche. Colpire specificamente la fosforilazione di CDO1 T89 o l’interazione tra AKT1 e CDO1 potrebbe rappresentare un nuovo modo per contrastare i tumori che dipendono da questo meccanismo, magari in combinazione con terapie anti-IL-6 o inibitori di AKT1. C’è ancora molta strada da fare, ma aver svelato questo “trucco” molecolare usato dalle cellule tumorali è un passo avanti importante nella lotta contro il cancro. Continuiamo a indagare!

Fonte: Springer