Intervista al dott. Nicola Valeri

27 Maggio, 2010

Presentiamo qui un'intervista al dott. Nicola Valeri, dello Human Cancer Genetics Program dell'Ohio State University, OH USA prima firma di un articolo pubblicato sul numero di aprile 2010 della prestigiosa rivista scientifica Proceedings of the National Academy of Sciences nel quale vengono presentati i risultati di una interessante ricerca in campo oncologico. Il gruppo collaborativo di ricercatori italo-americani ha gettato luce su un nuovo meccanismo molecolare di inattivazione di geni coinvolti nello sviluppo di carcinomi ereditari del colon-retto del tipo HNPCC (hereditary non-polyposis colorectal cancer) oltre che nella loro controparte sporadica (tumori del tratto gastrointestinale ed urogenitale).

• Dottor Valeri, cos'è l'HNPCC e quanto è frequente nella popolazione?
  > L'HNPCC (Hereditary non-polyposis colorectal cancer), conosciuto anche come Sindrome di Lynch è una malattia autosomica dominante che si caratterizza per la comparsa di tumori del tratto digerente, delle vie urinarie, dell’endometrio e di altri distretti. Alla base di questa sindrome, che si trasmette in maniera ereditaria, c'è la perdita di geni deputati al controllo della riparazione del DNA. La perdita di questo meccanismo di autodifesa favorisce la trasformazione neoplastica delle cellule dell’epitelio intestinale. L’HNPCC si presenta, seppur con vari gradi di penetranza, in più soggetti appartenenti alla stessa famiglia e nell'ambito di questa sindrome i tumori insorgono precocemente rispetto ai tumori sporadici.
  Negli Stati Uniti si contano circa 150.000 nuovi casi di carcinoma del colon-retto ogni anno: circa il 20-25% di questi ultimi casi è causato da alterazioni a carico dei geni adibiti alla riparazione del DNA. Un terzo di questi casi afferisce alla sindrome di Lynch, il resto fa parte della controparte definita sporadica, cioé non associata a difetti trasmessi in maniera ereditaria.
  
  
• Quali sono le lesioni genetiche che caratterizzano l'HNPCC?
  > Le mutazioni che coinvolgono uno dei geni della riparazione del DNA o "mismatch repair" rappresentano la causa più frequente di HNPCC. La mutazione e quindi la perdita di uno dei due alleli del gene viene trasmessa da uno dei genitori, il secondo allele viene perso per una seconda mutazione o per altri meccanismi molecolari durante la vita adulta. Il risultato è che il soggetto affetto da questo difetto genetico sviluppa, in genere più precocemente rispetto alla popolazione generale, tumori dell’intestino o di altri distretti.
  
  
• Dal punto di vista molecolare in che modo alterazioni nei geni della riparazione del DNA possono conferire un fenotipo tumorale?
  > Le proteine del sistema del mismatch repair (MLH1, MSH2, MSH6 e PMS2: quelle più frequentemente coinvolte e alterate nella malattia) riconoscono danni alla doppia elica del DNA causati da radiazioni e agenti chimici o fisici durante la replicazione del DNA stesso. Una volta riconosciuto il danno queste proteine lavorano di concerto per arrestare il ciclo cellulare ed iniziare la riparazione della doppia elica. Completata la riparazione del DNA la cellula rientra in ciclo cellulare e potrà quindi replicarsi senza propagazione del danno al DNA. Se il danno è irreparabile le proteine del mismatch repair indirizzano invece la cellule verso quella che viene definita apoptosi o morte cellulare programmata.
  La perdita di questo meccanismo di riparazione fa si che il danno al DNA non venga riparato e un crescente numero di mutazioni si accumuli nelle cellule dando luogo alla comparsa di tumori.
  
  
• In quali tipi di tumore, oltre all'HNPCC, sono state cercate le mutazioni nei geni della riparazione del DNA?
  > Come anticipavo precedentemente, le mutazioni a carico dei geni del mismatch mepair sono alla base di un ampia percentuale di neoplasie dell’apparato gastroenterico, urogenitale, del sistema nervoso centrale e del sistema linfoproliferativo come leucemie, linfomi e mielomi.
  
  
• Esistono meccanismi molecolari in grado di modulare o abolire una funzione genica anche in assenza di specifiche mutazioni inattivanti?
  > Esistono diversi meccanismi in grado di giustificare la perdita della funzione genica in assenza di mutazioni. Secondo uno studio pubblicato sul New England Journal of Medicine nel 2005 da un gruppo di ricercatori dell’Ohio State University circa il 10% dei tumori caratterizzati da perdita delle proteine del mismatch mepair non presenta una causa in grado di spiegarne la patogenesi. Questa percentuale può salire se consideriamo che per la comparsa delle malattia entrambi gli alleli del gene devono essere persi. Secondo diversi studi solo nel 50-70% dei tumori con perdita del mismatch mepair è possibile risalire alle cause di questa duplice inattivazione.
  Alterazioni molecolari a carico dei microRNA possono rappresentare un meccanismo di alterazione della funzione del mismatch repair in assenza di specifiche mutazioni nei geni della riparazione del DNA.
  
  
• Cosa sono i microRNA e come possono rappresentare un meccanismo patogenetico importante per i tumori causati da alterazioni del sistema di riparazione del DNA, come appunto l'HNPCC?
  > I microRNA sono dei piccoli RNA non codificanti per proteine il cui ruolo è quello di regolare l'espressione di altri geni, modulando l'espressione dei relativi RNA messaggeri: nel 2002 per la prima volta il gruppo guidato dal prof. Carlo M. Croce ne ha scoperto il ruolo nella patogenesi del cancro. A distanza di 8 anni, centinaia di lavori scientifici hanno dimostrato che i microRNA hanno un ruolo chiave nella comparsa e nella progressione tumorale. L’obiettivo del nostro studio era proprio quello di valutare se i microRNA avessero un ruolo nella modulazione dei geni del mismatch mepair e quale fosse il significato funzionale di questa interazione.
  
  
• Quali sono stati i risultati osservati?
  > Il nostro lavoro dimostra che i pazienti affetti da carcinoma del colon-retto che hanno una iper-espressione di uno specifico mRNA (miR-155) nel tessuto tumorale rispetto al tessuto sano contiguo presentano una riduzione di almeno 3 proteine del mismatch mepair. Questo dato, osservato con 2 metodiche diverse in 2 diversi gruppi di pazienti affetti da carcinoma del colon, ci ha indotto a studiare se l’iper-espressione del miR-155 in linee cellulari di tumore del colon fosse in grado da sola di causare la perdita dei meccanismi di riparazione del DNA. Sperimentazioni su linee cellulari ci hanno consentito di dimostrare che l’iper-espressione prolungata del miR-155 può causare la perdita di queste proteine; tale evento si traduce con la comparsa di un fenotipo tipico dell’HNPCC e dei tumori sporadici con perdita del mismatch repair. Questi risultati inducono a considerare il miR-155 come potenziale marker diagnostico in sottogruppi selezionati di pazienti affetti da cancro del colon-retto.
  
  
• Sulla base delle vostre osservazioni è possibile auspicare l'utilizzo del microRNA miR-155 come marcatore diagnostico o come bersaglio terapeutico nei carcinomi HNPCC o sporadici che manifestino un'espressione di tale micro-RNA?
  > Stiamo conducendo ulteriori studi in pazienti affetti da carcinoma del colon-retto ed in modelli animali per validare i nostri risultati. Riteniamo che la misurazione dei livelli di espressione del miR-155 possa rappresentare uno strumento diagnostico molto utile in pazienti affetti da tumore del colon-retto con perdita delle proteine del mismatch repair in assenza di mutazioni e/o altre alterazioni molecolari in grado di spiegarne l’eziologia. La determinazione dei livelli di espressione del miR-155 può essere effettuata su RNA estratto da tessuto tumorale fresco o paraffinato. I livelli di espressione del miR-155, come di altri microRNA, possono essere valutati con metodiche simili all’immunoistochimica routinariamente impiegata nelle diagnosi istologica oppure mediante real time PCR. Quest’ultima tecnica viene diffusamente usata in molti ospedali nella pratica clinica, nella diagnosi e nel follow-up di infezioni virali quali HCV o HIV. La possibilità di valutare l’espressione dei microRNA in maniera rapida ed economica rende il loro potenziale impiego nella pratica clinica potenzialmente molto interessante.

Ringraziando il dott. Nicola Valeri ed il suo gruppo di ricerca per l'importante successo sperimentale conseguito la redazione di biomedit rimanda alla consultazione dell'articolo originale:

Nicola Valeri, Pierluigi Gasparini, Muller Fabbri, Chiara Braconi, Angelo Veronese, Francesca Lovat, Brett Adair, Ivan Vannini, Francesca Fanini, Arianna Bottoni, Stefan Costinean, Sukhinder K. Sandhu, Gerard J Nuovo, Hansjuerg Alder, Roberta Gafa, Federica Calore, Manuela Ferracin, Giovanni Lanza, Stefano Volinia, Massimo Negrini, Michael A. McIlhatton, Dino Amadori, Richard Fishel, and Carlo M. Croce. Modulation of mismatch repair and genomic stability by miR-155. PNAS 107 (6982-6987), 2010

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