I microRNA sono piccoli RNA, lunghi solo una ventina di nucleotidi, che regolano la formazione e la traduzione degli RNAmessaggeri-bersaglio in proteine citoplasmatiche. Dato che il cancro insorge come risultato di un’anomala espressione di polipeptidi ottenuti a partire dagli mRNA, potrebbe non sorprendere la scoperta che i miRNA sono implicati nell’insorgenza dei tumori.
Ma cosa sono i miRNA?
Negli ultimi anni, è risultato evidente che sia le cellule vegetali che quelle animali producono centinaia di piccolissimi RNA, i miRNA, che, a causa delle loro dimensioni ridotte, sono rimasti ignorati per lungo tempo. Come è stato scoperto in prima istanza negli anellidi, miRNA specifici sono sintetizzati soltanto in determinati momenti dello sviluppo embrionale o in determinati tessuti di una pianta o di un animale, e si ritiene che svolgano un ruolo fondamentale nella regolazione del ciclo cellulare. E dal momento che il cancro ha tra le sue caratteristiche proprio quella di deregolare la duplicazione cellulare, ecco l’interesse crescente per lo studio di questi piccoli RNA che sostanzialmente inducono il silenziamento o l’attivazione di specifici geni della proliferazione.
È importante osservare come molti meccanismi che coinvolgono i miRNA siano di natura epigenetica, ossia meccanismi di controllo dell’espressione genica attraverso segnali, provenienti dal microambiente cellulare, che sono in grado di interagire con il DNA e la sua espressione mediante meccanismi quali la metilazione (aggiunta ai nucleotidi di gruppi metile CH3-) e l’acetilazione (gruppi CH3CO-) di specifici nucleotidi. Una delle principali azioni epigenetiche note è infatti quella della metilazione/acetilazione del DNA e delle modificazioni degli istoni che, nel caso in cui coinvolgono dei geni oncopromotori o oncosoppressori, possono, a prescindere dalla presenza di mutazioni, indirizzare il comportamento della cellula verso un percorso tumorale. Infatti le modulazioni epigenetiche del DNA rappresentano un promettente ambito di ricerca per lo studio dei nuovi meccanismi antitumorali da traslare in clinica in quanto un singolo miRNA può interagire con centinaia di migliaia di proteine-bersaglio promuovendo così un’ampissima azione sistemica e “regolazione fine” del livello di produzione delle stesse proteine finali.
Studi recenti suggeriscono che il profilo di espressione dei miRNA, che possono legarsi contemporaneamente a dozzine o addirittura a centinaia di RNAmessaggeri diversi, possa servire da marker biochimico accurato e sensibile per l’identificazione del tipo esatto di tumore che ha colpito una persona, e quindi per una migliore scelta della terapia da adottare successivamente. Quindi questi lavori suggeriscono che alcuni miRNA come ad esempio i miR-302a, miR-27b e miR-221 potrebbero, in ultima analisi, essere utilizzati come una nuova arma nell’arsenale delle molecole anticancro atte sia a bloccare l’invasività che la metastatizzazione delle cellule tumorali.
La ricerca italiana scommette sugli inibitori di microRNA contro il cancro
Parallelamente all’aumento esponenziale delle tecniche per il sequenziamento del DNA, non mancano ricercatori proiettati sui microRNA, il cui ruolo regolatorio si è manifestato in relazione ad alcuni meccanismi legati all’oncogenesi. Svelare il ruolo dei miRNA aprirà la strada a nuove terapie a RNA, come ha illustrato il prof. Pierfrancesco Tassone, docente ordinario di Oncologia Medica dell’Università della Magna Graecia di Catanzaro, in un’interessante ricerca pubblicata recentemente sulla rivista internazionale Journal oh Hematology & Oncology. In essa sono stati presentati i risultati di una studio clinico di Fase I, svolto interamente presso i laboratori e il Centro clinico del polo universitario calabrese.
Fulcro del lavoro sono stati i dati sull’attività clinica e biologica dell’inibitore del microRNA-221, denominato LNA-i-miR-221, ottenuti sui campioni di 17 pazienti con neoplasie in fase avanzata – fra cui il tumore del cervello, della mammella, del colon-retto, dello stomaco, della pleura, dell’ovaio, del fegato e del pancreas – le quali neoplasie si sono stabilizzate nel tempo. Una ricerca a tutto campo volta a dimostrare la sicurezza di un nuovo approccio terapeutico per il futuro percorso curativo di tumori che ancora oggi causano milioni di decessi in tutto il mondo, è da validare in sperimentazioni di più ampia scala.
“Nell’ambito degli RNA non-codificanti, i microRNA (miRNA) sono la componente al momento più studiata. Si tratta di piccole molecole di RNA di circa una ventina di nucleotidi che svolgono un ruolo cruciale nella regolazione dell’espressione genica in numerosi processi biologici. I miRNA si legano all’RNA messaggero (mRNA) portandolo alla degradazione o al suo silenziamento, controllando così l’espressione dei geni che sono coinvolti nella proliferazione e nella sopravvivenza cellulare. La deregolazione dell’espressione dei miRNA è stata associata a varie malattie, tra cui cancro, disturbi cardiovascolari, malattie neurodegenerative e condizioni autoimmuni. L’interesse in oncologia è derivato dal fatto che alcuni miRNA agiscono come oncogeni, promuovendo la crescita tumorale, mentre altri funzionano come oncosoppressori, bloccando al contrario lo sviluppo del tumore.
Dato il loro ruolo essenziale nella regolazione genica e nella patogenesi delle neoplasie, i miRNA hanno un grande potenziale come agenti o bersagli terapeutici. Esistono infatti due approcci principali per sfruttare in maniera terapeutica i miRNA: una terapia sostitutiva dei miRNA difettivi mediante il ripristino della loro funzione con miRNA mimetici sintetici oppure, nel percorso che noi abbiamo scelto di utilizzare, una terapia di inibizione di miRNA iperfunzionanti mediante antagonisti che ne bloccano o ne riducono la funzione, evitando quindi i danni conseguenti alla loro disregolazione.”, ha argomentato finemente nel suo studio il prof. Tassone.
Le diverse fasi di sperimentazione del miRna 221
“La sperimentazione del LNA-i-miR-221 potrà proseguire in fasi più avanzate come la Fase II per la conferma dell’attività clinica antitumorale in specifiche neoplasie e la Fase III per la comparazione con altre terapie attualmente in uso – in base anche ai risultati via via ottenuti e in relazione alla disponibilità di nuove risorse finanziarie. Ma il punto più importante, accanto ovviamente alla massima valorizzazione del nuovo prodotto, è quello di aprire un capitolo con nuovi attori nell’ambito della “RNA therapeutics” che ha ottenuto grandi risultati nella creazione dei vaccini anti-COVID e che sta dimostrando attività anche tra quelli antitumorali.”, ha concluso il prof. Tassone, coordinatore dello studio italiano.
In definitiva, i miRNA, da iniziale ‘spazzatura o materia oscura’ del genoma umano, stanno emergendo invece quale nuova inesauribile risorsa di ricerca per numerose potenziali applicazioni sia in campo diagnostico che terapeutico oncologico.
Piccoli ma potenti: sfruttare i microRNA per la diagnosi di cancro al polmone
Negli ultimi due decenni, i microRNA sono emersi come biomarcatori per la diagnosi, la prognosi e la previsione della risposta al trattamento dei tumori. La loro presenza nei fluidi biologici ha anche suscitato grande interesse nel loro uso come biomarcatori non invasivi per la diagnosi precoce di cancro al polmone. Con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie, il progetto miRNA-DisEASY ha sviluppato un approccio innovativo che unisce con successo due tecnologie in un unico test. Il rilevamento di microRNA nei fluidi biologici avviene tramite un lettore fotonico altamente sensibile che utilizza un metodo chimico unico per il test dell’acido nucleico. ”Il nostro obiettivo era quello di sviluppare un test sensibile e a basso costo per rilevare i biomarcatori del cancro al polmone nei fluidi biologici”, spiega la d.ssa Cristina Ress, coordinatrice del progetto e capo della Divisione Biomedicale di Optoi, azienda trentina di microelettronica specializzata in sensori ottici.
Significato e prospettive future del progetto
Il carcinoma polmonare viene solitamente diagnosticato in fase avanzata con un tasso di sopravvivenza a 5 anni inferiore al 20 %. Per evitare scansioni tomografiche computerizzate (TAC) non necessarie, si avverte l’esigenza di un approccio di screening non invasivo. “La piattaforma miRNA-DisEASY ha la capacità di trasformare ed espandere i test e lo screening di routine dei miRNA circolanti nella pratica diagnostica clinica”, sottolinea la d.ssa Ress. L’approccio miRNA-DisEASY offre analisi sia qualitative che quantitative dei biomarcatori di microRNA nei fluidi biologici, promuovendo il campo della diagnostica. Può anche essere personalizzato in modo da analizzare biomarcatori di microRNA di rilevanza clinica diagnostica e prognostica in altre malattie diverse dal cancro come anche per i test tossicologici. Inoltre, la piattaforma può essere adattata per inserire i miRNA in vettori quali gli esosomi, il cui interesse nel campo diagnostico si sta espandendo. La Ress prevede “un’integrazione regolare ma rapida della tecnologia nella pratica clinica di routine, data la velocità d’analisi, l’affidabilità e l’economicità del metodo sperimentale”. Osserva tuttavia che “gli sforzi futuri per la finalizzazione dello sviluppo richiederanno ulteriori finanziamenti o joint venture per lo sfruttamento commerciale del progetto e della piattaforma.”
Altri campi di applicazione dei miRNA antitumorali
I ricercatori stanno anche esaminando la possibilità di utilizzare microRNA come “soppressori del tumore” facendoli penetrare direttamente all’interno delle cellule cancerose mediante delle vescicole lipidiche chiamate esosomi. Inoltre miRNA ed altri RNA non codificanti sono sequenze molto brevi, che li rendono perfetti per un processo chiamato trasfezione, la quale utilizza virus ingegnerizzati per introdurre nel citoplasma e nel nucleo cellulare le sequenze nucleotidiche in gioco.
Un’altra area di interesse per quanto riguarda l’uso dei miRNA è quella di colpire le cellule cancerose resistenti alla chemioterapia o alle radiazioni. Anche quando la terapia convenzionale elimina oltre il 98% delle cellule tumorali, le cosiddette cellule staminali cancerose quiescenti che sopravvivono possono dare origine a recidive. Se le cellule tumorali staminali in incubazione e in agguato possono essere mirate con miRNA, da soli o in combinazione con altre sostanze oncolitiche, ciò rappresenterebbe un progresso terapeutico notevolissimo. A questo riguardo sono già stati pubblicati alcuni studi clinici che utilizzano miRNA per il cancro al fegato e per quello al polmone, sebbene siano necessari ulteriori lavori per confermare i primi risultati positivi ottenuti.
Conclusioni e prospettive future
In ultima analisi, i miRNA hanno riscritto le regole sulla nostra comprensione della biologia del cancro sin dalla loro scoperta iniziale nel 1993, seguita dalla loro associazione con i tumori nel 2002, e dalla successiva identificazione della loro presenza nella circolazione sistemica nel 2008. I ruoli sia oncogenici che oncosoppressivi dei miRNA nei tumori hanno incoraggiato numerose indagini sulla quantità di miRNA che potrebbero essere utilizzati come marker e possibilmente somministrati per benefici clinici. Il panorama dei miRNA circolanti può essere utile quindi nella diagnostica sia come biomarcatori prognostici che predittivi, alcuni dei quali possono anche avere rilevanza come nuovi bersagli terapeutici, e ciò sembra promettente e molto eccitante per il futuro a breve e a lungo termine nel campo dell’oncologia clinica.
Fonti: