Secondo un nuovo studio, le cellule cancerose possono essere in parte responsabili della loro natura distruttiva per un DNA unico a forma di ciambella.
Lo studio, pubblicato oggi (20 novembre) sulla rivista Nature, ha scoperto che, in alcune cellule tumorali, il DNA non si impacchetta in strutture filiformi come nelle cellule sane - piuttosto, il materiale genetico si piega in un anello - come la forma che rende il cancro più aggressivo.
"Il DNA trasmette informazioni non solo nella sua sequenza ma anche nella sua forma", ha detto l'autore senior Paul Mischel, professore di patologia all'Università della California a San Diego.
Come ricorderete dalla lezione di biologia, la maggior parte del nostro DNA è racchiuso strettamente nei nuclei delle cellule in strutture note come cromosomi. Quasi tutte le cellule hanno 23 coppie di cromosomi, ognuna delle quali è costituita da circa 1,82 metri di DNA strettamente avvolti attorno a gruppi di proteine che fungono da impalcatura.
Questa struttura piena di marmellata consente ad alcuni geni di essere accessibili dalle molecole che "leggono" ed eseguono le istruzioni genetiche, mentre altri geni rimangono nascosti. Ciò che risulta è un meccanismo altamente regolato che impedisce alla cellula di eseguire istruzioni genetiche indesiderate e di replicarsi (creando nuove "cellule figlie") in modo irregolare.
"Tutto ciò che abbiamo appreso sulla genetica afferma che i cambiamenti dovrebbero essere lenti", ha detto Mischel a Live Science. Ma anni fa, Mischel e il suo team hanno scoperto che in un certo tipo di tumore al cervello chiamato glioblastoma, i tumori "sembravano essere in grado di cambiare ad un ritmo che non aveva alcun senso". Le cellule tumorali, mentre si dividevano in cellule figlie, sembravano in qualche modo amplificare l'espressione degli oncogeni, geni che possono trasformare una cellula normale in una cancerosa.
Si è scoperto che alcune di queste copie amplificate di oncogeni si erano "liberate dai cromosomi", ha detto Mischel. Dopo essersi liberati dai cromosomi, erano appesi ad altri pezzi di DNA all'interno della cellula, secondo un articolo pubblicato dagli autori sulla rivista Science nel 2014. Hanno poi scoperto che questi pezzi di DNA "extracromosomici" (ecDNA) effettivamente si verificano in quasi la metà dei tumori umani, ma raramente sono stati rilevati in cellule sane, una scoperta riportata dagli autori in un articolo pubblicato sulla rivista Nature nel 2017.
In questo nuovo studio, hanno scoperto perché l'ecDNA è così robusto. Una combinazione di imaging e analisi molecolare ha rivelato che questi pezzi di DNA sono avvolti attorno alle proteine a forma di anello, simile al DNA circolare trovato nei batteri.
Questa forma ad anello rende molto più facile per le macchine della cellula accedere a una serie di informazioni genetiche - compresi gli oncogeni - in modo che possano trascriverle ed esprimerle rapidamente (ad esempio, istruire una cellula sana a diventare cancerosa), ha detto Mischel. Questa facile accessibilità consente alle cellule tumorali di generare grandi quantità di oncogeni che promuovono il tumore, si evolvono rapidamente e si adattano facilmente a un ambiente in evoluzione.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che, a differenza delle cellule sane che dividono i loro geni nelle cellule figlie in modo regolare e atteso, queste cellule cancerose distribuiscono il loro ecDNA in modo casuale. È come "una fabbrica per il pompaggio di tonnellate e tonnellate di oncogeni" che porta ad alcune cellule figlie che ricevono più copie di oncogeni in una singola divisione cellulare, ha detto Mischel.
"Questo è uno studio molto interessante", ha detto Feng Yue, direttore del Center for Cancer Genomics presso il Lurie Cancer Center della Northwestern University, che non era coinvolto nella ricerca. "Questo lavoro rappresenta un progresso concettuale di come l'ECDNA contribuisce all'oncogenesi nel cancro umano".
Mischel e alcuni altri autori dello studio sono co-fondatori di Boundless Bio Inc., una società che ricerca terapie basate sull'ec-DNA. La coautrice dello studio Vineet Bafna è anche una co-fondatrice e ha una partecipazione azionaria nella società Digital Proteomics, ma gli autori sostengono che nessuna delle due società era coinvolta in questa ricerca.
