GSK3: L’Interruttore Nascosto che Controlla i Tumori Cerebrali di Basso Grado?

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante nel cuore della ricerca sui tumori cerebrali, in particolare sui gliomi di basso grado. Sembra un argomento complesso, vero? Ma fidatevi, cercherò di renderlo il più intrigante possibile, come una vera e propria detective story molecolare!

Parliamo di gliomi, i tumori cerebrali primari più comuni. Una distinzione fondamentale che facciamo oggi è tra quelli con una mutazione nel gene IDH (isocitrato deidrogenasi) e quelli senza (IDH wildtype). Sono due mondi diversi, con dinamiche di crescita e prognosi molto differenti. I gliomi di basso grado (LGG) sono proprio quelli che presentano questa mutazione IDH. Pensate a questa mutazione come all’evento scatenante, la scintilla iniziale. Ma, come in ogni buona storia, la scintilla da sola non basta a far divampare l’incendio.

La Complessità della Gliomagenesi: Oltre la Mutazione IDH

Ecco il punto cruciale: la sola mutazione di IDH non è sufficiente per trasformare una cellula normale in una tumorale maligna. Servono altri “eventi”, altre tessere del puzzle per completare il quadro dello sviluppo di un glioma di basso grado. Abbiamo identificato alcune lesioni genetiche specifiche che contribuiscono, come mutazioni in geni come ATRX, TP53 o la codelezione 1p/19q. Tuttavia, sappiamo molto meno sui percorsi di segnalazione cellulare coinvolti, quelle complesse catene di comunicazione che dicono alle cellule come comportarsi.

Capire questi passaggi aggiuntivi è fondamentale, ma studiarli non è una passeggiata. Creare modelli animali efficaci per i gliomi IDH-mutati è difficile. Anche se esistono modelli “knock-in” (dove la mutazione viene inserita nel genoma dell’animale), spesso si deve ricorrere ad animali immunocompromessi per trapiantare cellule tumorali umane, il che altera l’importante interazione con il microambiente tumorale. Inoltre, la crescita lenta di questi tumori rende complicato studiare gli eventi iniziali *in vivo*.

Per superare questi ostacoli, nel nostro studio abbiamo deciso di usare un sistema modello *in vitro* più gestibile: astrociti umani immortalizzati (cellule cerebrali di supporto) in cui potevamo “accendere” l’espressione della mutazione IDH1^R132H (la forma più comune) usando un induttore chimico (doxiciclina). Questo ci ha permesso di osservare da vicino cosa succede nelle primissime fasi della gliomagenesi IDH-mutata.

Alla Ricerca dei Registi Nascosti: WNT/GSK3, TGF-β e NOTCH

Ci siamo concentrati su tre percorsi di segnalazione noti per essere importanti nello sviluppo cerebrale e in vari tipi di cancro:

• WNT/GSK3: Un percorso fondamentale per lo sviluppo, ma implicato anche in molti tumori. GSK3 (Glicogeno Sintasi Chinasi 3) è una proteina chiave qui, un vero “regista” molecolare.
• TGF-β: Coinvolto nella crescita, invasione e capacità di sfuggire al sistema immunitario delle cellule tumorali.
• NOTCH: Un altro percorso cruciale per lo sviluppo, che gioca un ruolo istruttivo nella formazione dei gliomi.

La nostra ipotesi era che interferire con questi percorsi potesse rivelare il loro ruolo specifico nell’acquisizione delle caratteristiche maligne nelle cellule con la mutazione IDH1^R132H. Come abbiamo fatto? Abbiamo usato dei “farmaci” specifici, composti chimici capaci di bloccare selettivamente ciascuno di questi percorsi: CHIR99021 per GSK3, Repsox per TGF-β e YO-01027 per NOTCH.

L’Effetto Sorprendente dell’Inibizione di GSK3

Abbiamo iniziato monitorando un marcatore associato ai LGG, la molecola di adesione cellulare L1CAM. Curiosamente, bloccare GSK3 riduceva significativamente l’espressione di L1CAM, mentre bloccare TGF-β o NOTCH la aumentava. Questo era già un primo indizio interessante!

Ma la vera sorpresa è arrivata quando abbiamo analizzato l’intero “paesaggio” trascrizionale (l’insieme di tutti i geni attivi) e proteico (l’insieme delle proteine prodotte) nelle cellule trattate. L’inibizione di GSK3 con CHIR99021 ha causato un cambiamento molecolare profondo, molto più marcato rispetto agli altri due trattamenti. Migliaia di geni hanno cambiato la loro attività!

Abbiamo visto alterazioni in geni notoriamente associati ai gliomi e in programmi genici che regolano l’architettura cellulare e la replicazione. Era come se avessimo premuto un interruttore che riprogrammava drasticamente il comportamento delle cellule.

Un Interruttore a Doppio Taglio: Meno Migrazione, Più Proliferazione

Analizzando più a fondo, abbiamo scoperto un quadro affascinante e un po’ paradossale.
Da un lato, l’inibizione di GSK3 sembrava “calmare” alcuni aspetti aggressivi:

• Ridotta capacità di migrazione: Le cellule si muovevano meno, come dimostrato in test specifici (“wound healing” e camera di Boyden).
• Morfologia alterata: Le cellule diventavano più piccole e arrotondate, perdendo la capacità di “spalmarsi” e aderire fortemente. Questo era collegato a cambiamenti nell’espressione di proteine del citoscheletro e della matrice extracellulare (ECM), come la Vinculina. Abbiamo anche notato una riduzione di PDGFRA, un recettore importante per la crescita e la migrazione, spesso sovraespresso nei LGG proprio a causa della mutazione IDH.

Dall’altro lato, però, l’inibizione di GSK3 accendeva un altro interruttore, quello della crescita sfrenata:

• Aumentata proliferazione: Le cellule si replicavano più velocemente, con una percentuale maggiore di cellule in fase S (la fase di duplicazione del DNA) nel ciclo cellulare.
• Maggiore clonogenicità: Le singole cellule erano più brave a formare colonie, un segno di potenziale tumorigenico.

Sembrava quasi che bloccando GSK3, avessimo spento la capacità delle cellule di muoversi e invadere, ma avessimo contemporaneamente premuto l’acceleratore sulla loro capacità di moltiplicarsi.

RUNX2: Il Possibile Esecutore a Valle

Come può un singolo intervento avere effetti così diversi? Dovevamo trovare il “direttore d’orchestra” a valle di GSK3, responsabile di questa riprogrammazione. Utilizzando analisi bioinformatiche (ChEA con EnrichR) per identificare i fattori di trascrizione (proteine che regolano l’attività dei geni) potenzialmente coinvolti, un nome è emerso prepotentemente: RUNX2.

RUNX2 era tra i principali regolatori sia dei geni la cui espressione aumentava, sia di quelli la cui espressione diminuiva dopo l’inibizione di GSK3. Ed era l’unico, tra i candidati principali, ad essere significativamente sovraespresso nelle nostre cellule trattate con CHIR99021.

RUNX2 è noto per il suo ruolo nello sviluppo osseo, ma è anche implicato nella progressione di altri tumori, come quello al seno. Il suo ruolo nei gliomi di basso grado, però, era poco chiaro. Analizzando dati pubblici di pazienti, abbiamo fatto scoperte preoccupanti:

• Nei pazienti con glioma IDH-mutato, alti livelli di RUNX2 sono associati a una sopravvivenza complessiva significativamente peggiore. Questo non si osserva nei pazienti con glioma IDH wildtype (come il glioblastoma).
• L’espressione di RUNX2 è inversamente correlata a quella di L1CAM nei pazienti IDH-mutati, rispecchiando quanto avevamo visto nel nostro modello *in vitro*.

La Prova del Nove: Silenziare RUNX2

Per confermare che RUNX2 fosse davvero il responsabile dell’aumento di proliferazione, abbiamo fatto un esperimento cruciale: abbiamo usato la tecnica dell’RNA interference (siRNA) per “spegnere” specificamente il gene RUNX2 nelle cellule già trattate con l’inibitore di GSK3.

I risultati sono stati netti:

• Lo spegnimento di RUNX2 ha ridotto significativamente la proliferazione indotta dall’inibitore di GSK3 (meno cellule in fase S).
• La capacità delle cellule di formare colonie (clonogenicità) è diminuita.

Analizzando nuovamente il profilo trascrizionale, abbiamo visto che spegnere RUNX2 influenzava centinaia di geni, molti dei quali legati proprio alla proliferazione, alla sopravvivenza cellulare e allo sviluppo, coinvolgendo percorsi come WNT e MAP chinasi, entrambi regolatori noti di GSK3.

Conclusioni: GSK3 come Interruttore e RUNX2 come Bersaglio?

Cosa ci dice tutta questa storia? Il nostro studio suggerisce fortemente che GSK3 agisca come un vero e proprio interruttore nei precursori dei gliomi di basso grado IDH-mutati. La sua attività sembra bilanciare due programmi potenzialmente oncogenici: quello legato alla migrazione e all’interazione con la matrice extracellulare (influenzato da L1CAM, PDGFRA) e quello legato alla proliferazione e alla crescita clonale.

Inibire GSK3 sposta questo equilibrio: riduce la migrazione ma, tramite l’attivazione del fattore di trascrizione RUNX2, potenzia drammaticamente la proliferazione. Il fatto che alti livelli di RUNX2 siano legati a una prognosi peggiore proprio nei pazienti con glioma IDH-mutato rende questo asse GSK3-RUNX2 particolarmente interessante.

Ovviamente, siamo ancora nelle fasi iniziali della comprensione di questi meccanismi complessi, e il nostro è un modello *in vitro*. Serviranno ulteriori ricerche, anche *in vivo*, per confermare questi risultati e capire se questo asse possa rappresentare un nuovo bersaglio terapeutico per contrastare la crescita dei gliomi di basso grado. Ma aver identificato GSK3 come potenziale interruttore e RUNX2 come suo effettore chiave apre strade affascinanti per il futuro!

Spero che questo viaggio nella biologia dei tumori cerebrali vi abbia incuriosito. La ricerca è fatta di piccoli passi, scoperte inaspettate e tanta perseveranza, ma ogni tessera che aggiungiamo al puzzle ci avvicina a comprendere – e un giorno, speriamo, a sconfiggere – queste malattie.

Fonte: Springer