Cancro al Pancreas: Abbiamo Trovato un Nuovo Bersaglio? Il Ruolo Nascosto di TRPM7 e PAK1
Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di un argomento tosto, ma affascinante: il cancro al pancreas, in particolare l’adenocarcinoma duttale pancreatico (PDAC). Sappiamo che è una brutta bestia, una delle forme di cancro più letali, e le previsioni dicono che diventerà la seconda causa di morte per cancro nei prossimi anni. Il problema principale? Le terapie attuali faticano a funzionare, soprattutto perché le cellule tumorali sono resistenti e tendono a diffondersi rapidamente (metastasi).
Ecco perché noi ricercatori siamo sempre alla caccia di nuovi meccanismi da capire e, speriamo, da colpire. Uno dei processi chiave che permette alle cellule tumorali di “mettersi in viaggio” è la cosiddetta transizione epitelio-mesenchimale (EMT). Immaginate le cellule tumorali come mattoncini ben ordinati (epiteliali); durante l’EMT, si trasformano, diventano più “mobili” e indipendenti (mesenchimali), pronte a invadere altri tessuti. Capire cosa regola questo processo è fondamentale.
Una Proteina Speciale Sotto la Lente: TRPM7
Nel nostro mirino è finita una proteina particolare chiamata TRPM7. Non è una proteina qualunque: è un “ibrido”, un canale ionico (fa passare ioni come calcio, magnesio e zinco) fuso con un dominio chinasico (una parte che può aggiungere gruppi fosfato ad altre proteine, modificandone l’attività). Studi precedenti, inclusi i nostri, avevano già suggerito che TRPM7 fosse più abbondante nel PDAC e legato a una prognosi peggiore, giocando un ruolo nella migrazione e invasione delle cellule tumorali.
Ma la domanda che ci siamo posti è stata: è tutta la proteina TRPM7 a essere coinvolta, o c’è un ruolo specifico per la sua parte “chinasica”? Il dominio chinasico è un po’ un mistero; si sa che è coinvolto in alcune funzioni, ma il suo ruolo preciso nel cancro, e in particolare nel PDAC, era ancora da chiarire.
L’Esperimento: “Spegnere” la Chinasi con CRISPR-Cas9
Per scoprirlo, abbiamo usato una tecnica potentissima, la CRISPR-Cas9, una sorta di “forbice molecolare” super precisa. Con questa tecnica, siamo andati a “tagliare via” la parte del gene TRPM7 che produce il dominio chinasico in due linee cellulari di cancro al pancreas molto usate in laboratorio: le PANC-1 (che hanno una mutazione comune e aggressiva nel gene KRAS, la G12D) e le MIA PaCa-2 (con una mutazione KRAS diversa, la G12C). Abbiamo chiamato queste cellule modificate “ΔK” (delta-Kinase).
Abbiamo verificato con attenzione che la modifica avesse funzionato (meno mRNA e proteina della chinasi) e, cosa importante, che non avesse stravolto l’altra funzione di TRPM7, quella di canale ionico. I test (patch-clamp e Mn2+-quenching) hanno confermato: l’attività del canale era praticamente invariata nelle cellule ΔK. Un piccolo cambiamento l’abbiamo notato: le cellule ΔK perdevano sensibilità a una molecola chiamata MgATP, suggerendo che la chinasi ha un ruolo nel modo in cui il canale “sente” l’energia cellulare, ma la funzione base di trasporto ioni era salva. Questo ci ha permesso di concentrarci sugli effetti specifici della mancanza della chinasi.
Risultati Sorprendenti nelle Cellule PANC-1: Stop all’Aggressività!
Nelle cellule PANC-1 (quelle con KRAS G12D), i risultati sono stati netti. Le cellule ΔK cambiavano forma: da allungate e “aggressive” diventavano più arrotondate, più simili a cellule epiteliali “tranquille”. E non era solo apparenza! Abbiamo misurato i marcatori molecolari dell’EMT:
- La E-caderina (tipica delle cellule epiteliali “ordinate”) aumentava.
- La Vimentina (tipica delle cellule mesenchimali “mobili”) diminuiva.
- Anche i “direttori d’orchestra” dell’EMT (fattori di trascrizione come Snai1, Twist1, Zeb1, Zeb2) erano meno attivi.
Insomma, senza il dominio chinasico, le cellule PANC-1 sembravano fare marcia indietro nel processo EMT, tornando a uno stato meno “pronto alla fuga”.
Questo si è tradotto in un comportamento cellulare diverso: le cellule ΔK erano molto meno capaci di migrare e invadere rispetto alle cellule normali. Abbiamo confermato questo risultato anche usando un farmaco (TG100-115) che blocca l’attività della chinasi TRPM7: l’effetto era simile a quello della delezione genetica, suggerendo che è proprio l’attività enzimatica della chinasi a essere cruciale.
Il Legame con PAK1: Una Nuova Alleanza Molecolare?
Ma come fa la chinasi di TRPM7 a controllare tutto questo? Abbiamo iniziato a indagare sui meccanismi molecolari. La migrazione cellulare dipende da complessi chiamati “adesioni focali”. Nelle cellule ΔK, abbiamo visto una ridotta attivazione (fosforilazione) di una proteina chiave per queste adesioni, la FAK (Focal Adhesion Kinase), e una diminuzione di un’altra proteina importante, la Paxillina (PXN). Sembrava che le cellule ΔK avessero meno “punti d’appoggio” per muoversi.
Ci siamo chiesti quale potesse essere il collegamento. Un sospettato era PAK1 (p21-activated kinase 1), una proteina nota per regolare le adesioni focali e promuovere le metastasi nel PDAC, spesso legata all’oncogene KRAS. Bingo! Nelle cellule PANC-1 ΔK, l’espressione di PAK1 era diminuita. Non solo, anche l’espressione di altre molecole coinvolte nel movimento cellulare e regolate da PAK1, come RAC e RhoA, era alterata.
La scoperta più intrigante è stata che TRPM7 e PAK1 sembrano “fare squadra”. Usando tecniche come la co-immunoprecipitazione e la Proximity Ligation Assay (PLA), abbiamo dimostrato che queste due proteine si trovano nello stesso complesso molecolare e interagiscono fisicamente da vicino nelle cellule PANC-1. E indovinate un po’? Trattando le cellule con l’inibitore della chinasi TG100-115, questa interazione diminuiva. Questo suggerisce fortemente che l’attività chinasica di TRPM7 sia necessaria per mantenere questo legame con PAK1, che a sua volta sembra fondamentale per il fenotipo aggressivo.
La Prova del Nove: Cosa Succede negli Animali?
Ok, tutto bello in laboratorio, ma nel “mondo reale” del cancro? Abbiamo testato le nostre cellule PANC-1 (normali e ΔK) in topi immunodeficienti (modello di xenotrapianto). I risultati sono stati chiari:
- I tumori formati dalle cellule ΔK crescevano molto più lentamente e rimanevano significativamente più piccoli rispetto a quelli formati dalle cellule normali.
- Ancora più importante, abbiamo cercato tracce di cellule tumorali (micrometastasi) nel fegato e nei polmoni degli animali. Nei topi con cellule normali, le abbiamo trovate spesso. Nei topi con cellule ΔK, non ne abbiamo trovata quasi nessuna!
Questo esperimento in vivo ha rafforzato potentemente l’idea che il dominio chinasico di TRPM7 sia essenziale non solo per le caratteristiche aggressive delle cellule, ma anche per la crescita del tumore e la sua capacità di diffondersi nell’organismo.
Il Colpo di Scena: Le Cellule MIA PaCa-2 si Comportano Diversamente
Pensavamo di aver capito tutto, ma la biologia ama sorprenderci. Quando abbiamo analizzato le cellule MIA PaCa-2 ΔK (quelle con la mutazione KRAS G12C), abbiamo osservato effetti… opposti!
- Morfologia: Le cellule ΔK diventavano più allungate, non più rotonde.
- Migrazione e Invasione: Aumentavano, non diminuivano!
- Proliferazione: Rallentava, con un blocco nel ciclo cellulare.
- Interazione TRPM7-PAK1: Anche se le proteine erano nello stesso complesso (co-IP), l’interazione stretta vista con PLA nelle PANC-1 qui non c’era.
- In vivo: Nessuna differenza significativa nella crescita tumorale o nelle micrometastasi tra cellule normali e ΔK.
Questo ci dice una cosa fondamentale: il ruolo della chinasi TRPM7 non è universale, ma dipende dal contesto cellulare, e forse proprio dalla specifica mutazione di KRAS presente. Nelle cellule PANC-1 (KRAS G12D), la chinasi promuove l’aggressività. Nelle MIA PaCa-2 (KRAS G12C), sembra quasi frenarla, mentre la sua assenza ne blocca la crescita. È un quadro complesso! Abbiamo visto che anche altre vie di segnale, come quella di ERK, erano attivate diversamente nelle due linee cellulari ΔK, contribuendo a spiegare queste differenze.
Conclusioni e Prospettive Future: Un Nuovo Obiettivo Terapeutico?
Cosa ci portiamo a casa da questo studio?
- Il dominio chinasico di TRPM7 gioca un ruolo cruciale nel mantenere un fenotipo mesenchimale e aggressivo in alcune cellule di cancro al pancreas (come le PANC-1).
- Questa funzione sembra mediata, almeno in parte, da un’interazione fisica e funzionale con PAK1, una proteina chiave nella progressione tumorale.
- Bloccare la chinasi di TRPM7 (geneticamente o farmacologicamente) può ridurre la migrazione, l’invasione, la crescita tumorale e le metastasi in vivo, almeno nei modelli con KRAS G12D.
- Il ruolo della chinasi TRPM7 è però complesso e dipendente dal tipo cellulare e probabilmente dalla mutazione di KRAS, richiedendo cautela nell’ipotizzare terapie universali.
Abbiamo anche visto, analizzando dati da pazienti, che TRPM7 e PAK1 tendono ad essere espressi insieme nei tumori pancreatici, suggerendo che questa interazione potrebbe essere rilevante anche clinicamente.
Questo lavoro apre strade interessanti. Il dominio chinasico di TRPM7 emerge come un potenziale bersaglio terapeutico per contrastare la progressione e la disseminazione del PDAC, specialmente nei tumori con certe caratteristiche genetiche (come KRAS G12D). Ovviamente, c’è ancora molta strada da fare per capire appieno questi meccanismi e sviluppare farmaci specifici ed efficaci. Ma aver identificato questo legame tra TRPM7 e PAK1 come un nodo cruciale nell’aggressività del cancro al pancreas è un passo avanti importante nella lotta contro questa terribile malattia. Continueremo a indagare!
Fonte: Springer
