Il Lato Oscuro del Metabolismo: Come una Proteina “Regista” Alimenta la Leucemia Linfoblastica Acuta a Cellule B

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante nel cuore della ricerca sulla leucemia, in particolare sulla leucemia linfoblastica acuta a cellule B (B-ALL) negli adulti. Purtroppo, per molti pazienti adulti, la prognosi non è ancora delle migliori, specialmente quando la malattia ritorna (recidiva) o non risponde più alle cure (refrattaria). Capire cosa succede a livello molecolare in questi casi è fondamentale, perché potrebbe aprirci le porte a nuove terapie più efficaci.

La Caccia al Colpevole: Sequenziamento a Singola Cella

Immaginate di poter “zoomare” sulle singole cellule tumorali e vedere cosa stanno combinando. È un po’ quello che abbiamo fatto usando una tecnologia pazzesca chiamata sequenziamento del trascrittoma a singola cellula. Analizzando campioni di pazienti in diverse fasi della malattia (nuova diagnosi, recidiva/refrattaria) e confrontandoli con donatori sani, abbiamo notato qualcosa di interessante. Una proteina in particolare, chiamata UHRF1 (un nome un po’ complicato, lo so: Ubiquitin-like containing PHD and RING finger domain 1), sembrava essere molto più “attiva” nei casi di leucemia recidivante e refrattaria.

Abbiamo confermato questa scoperta analizzando campioni di midollo osseo e sangue periferico di quasi un centinaio di pazienti del nostro centro e dati pubblici (dal database TARGET, anche se principalmente pediatrico). I risultati erano chiari: i livelli di UHRF1 erano significativamente più alti nei pazienti con malattia recidivante/refrattaria rispetto a quelli con nuova diagnosi o in remissione completa, e ancora di più rispetto ai donatori sani. Non solo, ma nei pazienti di cui avevamo campioni sia alla diagnosi che alla recidiva, l’espressione di UHRF1 aumentava proprio con la progressione della malattia. E, dato ancora più preoccupante, alti livelli di UHRF1 erano associati a una prognosi peggiore, cioè a una minore sopravvivenza generale. Sembrava proprio che UHRF1 fosse un attore chiave nella progressione della B-ALL.

Cosa Fa Esattamente UHRF1? L’Interruttore On/Off della Crescita Leucemica

A questo punto, la domanda era ovvia: cosa fa UHRF1 per rendere la leucemia più aggressiva? Per capirlo, abbiamo usato un’altra tecnica potente, la CRISPR-Cas9, per “spegnere” il gene UHRF1 in linee cellulari di B-ALL (Nalm6 e Reh, scelte perché esprimevano alti livelli di questa proteina). I risultati sono stati netti: senza UHRF1, le cellule leucemiche facevano molta più fatica a proliferare. Non solo, ma andavano più facilmente incontro ad apoptosi (una sorta di suicidio cellulare programmato) e tendevano a bloccarsi in una fase specifica del ciclo cellulare (G0/G1), impedendo loro di dividersi. Al contrario, quando abbiamo “riacceso” UHRF1 in queste cellule, la loro capacità di crescere e proliferare è tornata quasi normale. Era chiaro: UHRF1 agisce come un acceleratore per la crescita delle cellule leucemiche.

Il Meccanismo Nascosto: Epigenetica e un Gene Soppressore Silenziato

Ma come fa UHRF1 a fare tutto questo? Sappiamo che UHRF1 è un regolatore epigenetico, cioè una di quelle proteine che possono accendere o spegnere i geni senza modificare la sequenza del DNA, spesso attraverso un processo chiamato metilazione del DNA. È come mettere dei piccoli “post-it” sul DNA che dicono alla cellula se usare o meno un certo gene. Abbiamo quindi analizzato le modifiche di metilazione nelle cellule leucemiche con e senza UHRF1. Come sospettavamo, spegnere UHRF1 portava a una diffusa ipometilazione, cioè alla rimozione di molti di quei “post-it” inibitori.

Incrociando i dati di espressione genica (RNA-seq) con quelli di metilazione, abbiamo cercato geni che fossero sia riaccesi (aumentata espressione) sia demetilati (diminuita metilazione) quando UHRF1 veniva spento. Tra i candidati, uno spiccava in modo particolare: SFRP5 (Secreted Frizzled-Related Protein 5). I livelli di SFRP5, sia come mRNA che come proteina, aumentavano significativamente quando UHRF1 era assente e diminuivano di nuovo quando lo riattivavamo. Ulteriori esperimenti (ChIP-qPCR e sequenziamento al bisolfito) hanno confermato che UHRF1 si lega direttamente alla regione promotore del gene SFRP5 e ne aumenta la metilazione, di fatto “silenziandolo”.

SFRP5 è interessante perché è noto per essere un inibitore della via di segnalazione WNT, un percorso cellulare cruciale in molti processi, inclusa la crescita tumorale. In particolare, SFRP5 può legarsi e bloccare una proteina chiamata WNT5A. Abbiamo verificato questa interazione: usando tecniche di immunofluorescenza abbiamo visto che SFRP5 e WNT5A si trovano vicine sulla membrana cellulare, e con un’altra tecnica (BLI) abbiamo misurato una forte affinità di legame tra le due proteine. Quindi, il quadro che emergeva era: UHRF1 spegne SFRP5 tramite metilazione; senza SFRP5, WNT5A è libera di agire.

La Connessione Metabolica: UHRF1, Glicolisi e Carburante per il Tumore

Ma cosa c’entra tutto questo con la progressione della leucemia? Analizzando i geni influenzati da UHRF1, abbiamo notato un arricchimento di geni coinvolti nel metabolismo, in particolare nella glicolisi. La glicolisi è il processo con cui le cellule “bruciano” glucosio per ottenere energia. Le cellule tumorali sono famose per fare un uso smodato della glicolisi, anche in presenza di ossigeno (un fenomeno noto come effetto Warburg), producendo grandi quantità di lattato.

Abbiamo quindi misurato il metabolismo delle nostre cellule leucemiche. Spegnendo UHRF1, i livelli di lattato diminuivano drasticamente e la capacità glicolitica delle cellule (misurata con un test chiamato ECAR) si riduceva. Riattivando UHRF1, tutto tornava come prima. Sembrava che UHRF1 stesse riprogrammando il metabolismo cellulare per spingere sulla glicolisi.

Come avviene questo collegamento? Abbiamo scoperto che la catena di eventi è la seguente:

• UHRF1 silenzia SFRP5.
• SFRP5 non può più inibire WNT5A.
• WNT5A attiva una via di segnalazione chiamata P38 MAPK. Abbiamo visto che la fosforilazione (cioè l’attivazione) della proteina P38 diminuiva quando UHRF1 era spento e aumentava quando era presente.
• La via P38 MAPK, a sua volta, regola l’espressione di un enzima chiave della glicolisi: l’esochinasi 2 (HK2). Abbiamo osservato che i livelli di HK2 seguivano lo stesso andamento di UHRF1 e della fosforilazione di P38: bassi senza UHRF1, alti con UHRF1.
• Infine, alti livelli di HK2 potenziano la glicolisi e la produzione di lattato, fornendo energia e “mattoni” per la crescita tumorale.

Abbiamo confermato questi passaggi usando inibitori specifici: bloccando WNT5A (con BOX5) o P38 (con SB203580), abbiamo ottenuto effetti simili allo spegnimento di UHRF1, cioè riduzione della fosforilazione di P38, riduzione di HK2, riduzione del lattato e della glicolisi. Anche sovraesprimendo SFRP5 (cioè aumentandone artificialmente i livelli), abbiamo visto una riduzione della crescita cellulare, della fosforilazione di P38, di HK2 e del lattato. La catena UHRF1 → (inibizione) SFRP5 → WNT5A → P38 MAPK → HK2 → Glicolisi sembrava proprio essere il meccanismo attraverso cui UHRF1 promuove la progressione della B-ALL.

Una Possibile Arma: L’Inibitore UM164

Se UHRF1 è così importante, possiamo bloccarlo? Abbiamo usato un approccio di screening virtuale, simulando al computer come migliaia di piccole molecole potessero legarsi alla struttura tridimensionale di UHRF1. Tra i migliori candidati, abbiamo identificato una molecola chiamata UM164. Test in laboratorio (MST) hanno confermato che UM164 si lega effettivamente a UHRF1.

E gli effetti sulle cellule leucemiche? Fantastici! UM164 si è dimostrato capace di:

• Inibire la proliferazione delle cellule B-ALL.
• Indurre l’apoptosi (morte cellulare).
• Bloccare il ciclo cellulare.
• Indurre la demetilazione del promotore di SFRP5, riattivandone l’espressione (senza però alterare i livelli di UHRF1 stesso, suggerendo che ne blocchi la funzione metilante).
• Ridurre la fosforilazione di P38 e l’espressione di HK2.
• Diminuire la produzione di lattato e la capacità glicolitica.

In pratica, UM164 sembrava in grado di invertire gran parte degli effetti negativi promossi da UHRF1.

La Prova del Nove: Test su Modelli Animali

Ma funzionerà anche in un organismo complesso? Abbiamo testato UM164 in topi in cui avevamo trapiantato cellule di leucemia B-ALL umana (un modello xenograft). I topi trattati con UM164 hanno mostrato un ritardo significativo nella progressione della leucemia e una sopravvivenza generale più lunga rispetto ai topi di controllo (trattati con placebo), il tutto senza apparenti effetti tossici (il peso corporeo rimaneva stabile). L’analisi dei tessuti (midollo osseo, milza, sangue) ha confermato una minore infiltrazione di cellule leucemiche nei topi trattati con UM164.

Conclusioni e Prospettive Future

Questo studio ci ha permesso di svelare un meccanismo affascinante e complesso attraverso cui la proteina epigenetica UHRF1 favorisce la progressione della leucemia linfoblastica acuta a cellule B, specialmente nelle forme recidivanti e refrattarie. Lo fa riprogrammando sia l’epigenetica (silenziando SFRP5) sia il metabolismo (potenziando la glicolisi attraverso la via WNT5A-P38-HK2).

La scoperta più entusiasmante è che abbiamo identificato un potenziale inibitore, UM164, che sembra capace di contrastare questi effetti sia in vitro che in vivo. Questo apre la strada a nuove strategie terapeutiche mirate contro UHRF1, che potrebbero migliorare la prognosi, ancora troppo spesso infausta, per i pazienti adulti con B-ALL recidivante/refrattaria. Certo, la strada è ancora lunga: dovremo confermare questi risultati su campioni più ampi, studiare meglio le differenze tra B-ALL adulta e pediatrica e usare più modelli cellulari. Ma aver identificato questo asse UHRF1-metabolismo e un potenziale modo per bloccarlo è un passo avanti importante nella lotta contro questa difficile malattia.

Fonte: Springer