L’OPINIONE

Ecco come si possono
"smascherare" i tumori più difficili della prostata Editoriale

di Giuseppina Carbone
Responsabile del laboratorio "Prostate Cancer Biology” allo IOR

Il cancro alla prostata è il secondo tumore non cutaneo più comune nei maschi con una stima di circa 1,4 milioni di nuovi casi diagnosticati e circa 375’000 decessi all’anno a livello mondiale nel 2020. La Svizzera è tra i 20 paesi al mondo con la più alta incidenza di cancro alla prostata. Il forte impatto sulla salute pubblica giustifica la continua ricerca sulle cause e le terapie di questo tipo di tumore.

Negli ultimi decenni la ricerca ha portato a notevoli progressi con un aumento esponenziale di risultati positivi che hanno plasmato l’attuale conoscenza del cancro alla prostata e gli approcci al suo trattamento. Questo avanzamento della nostra comprensione della malattia si è verificato grazie all’applicazione integrata di vari approcci innovativi che hanno aiutato ad esplorare le basi biologiche e molecolari del cancro prostatico. Tali approcci includono metodi di analisi altamente sofisticati, le cosiddette tecnologie omiche quali la genomica, la proteomica e l’epigenomica, che consentono l’analisi simultanea dei geni, dei loro trascritti (RNA) e delle proteine prodotte a livello globale, cioè dell’intero genoma delle cellule di un tumore o di un intero organo. Sviluppi più recenti di queste tecnologie consentono oggi l’analisi di tali parametri a livello di singole cellule in una popolazione complessa e eterogenea come quella di un tumore o di un organo. A livello tumorale, questi nuovi metodi di analisi permettono di indagare le diverse cellule tumorali e non-tumorali nel microambiente tumorale in campioni clinici e sperimentali e di interrogare le loro relazioni e i meccanismi che ne regolano le interazioni. L’implementazione di nuove tecniche di ablazione o soppressione selettiva di geni mediante sistemi di interferenza a RNA o editing genetico con CRISPR-Cas ha inoltre permesso di creare modelli cellulari per studiare ipotesi specifiche sul ruolo dei nuovi geni e proteine scoperte. 

Un grosso apporto per la ricerca biologica è dato anche dall’introduzione di colture di organoidi e sferoidi, sistemi di colture di cellule che riproducono in vitro, cioè in provetta, la struttura di un organo o di un tumore in tre dimensioni (3D). Nel caso della ghiandola prostatica tali sistemi aiutano a ricapitolare i diversi stadi della malattia e a riprodurre più fedelmente la diversità cellulare e fenotipica dei tumori prostatici. Organoidi e sferoidi in 3D sono anche uno strumento ideale per testare nuovi farmaci in un sistema più vicino alla struttura del tumore in vivo e alla realtà clinica. A queste metodiche in vitro si associano i progressi costanti nella produzione di organismi animali geneticamente modificati che consentono lo studio accurato in situ dei molteplici aspetti riguardanti l’insorgenza del tumore alla prostata e la sua evoluzione maligna.  Sebbene ci siano limiti costituiti dalle differenze sia anatomiche che funzionali tra specie diverse, è evidente che i modelli animali possano riprodurre efficacemente gli aspetti fondamentali delle interazioni biologiche e molecolari che portano allo sviluppo dei tumori. Pertanto, numerosi laboratori, incluso il nostro, stanno implementando e integrando multipli approcci complementari in modelli sperimentali, sia umani che murini, per chiarire i meccanismi centrali all’insorgenza e all’evoluzione del cancro prostatico. Un altro approccio sperimentale fondamentale emerso negli ultimi anni riguarda la creazione di xenotrapianti (xeno, poiché si tratta di cellule umane impiantate in animali di specie diversa) derivati direttamente da materiale bioptico prelevato da pazienti. Questi xenotrapianti, definiti patient-derived xenografts, sono molto utili nel caso del cancro alla prostata e permettono di creare nuovi modelli che riflettono la notevole diversità tra i tipi e stadi del cancro prostatico. È auspicabile che tali modelli di xenotrapianti e di organoidi generati direttamente da materiale bioptico da pazienti siano sempre più utilizzati nella ricerca farmacologica in quanto possono rappresentare modelli sperimentali più fedeli per verificare la risposta ai farmaci.

I PUNTI OSCURI - Tuttavia, rimangono numerosi punti oscuri e ostacoli da aggirare per una maggiore comprensione dei fattori che influenzano il decorso clinico e la risposta ai trattamenti. Il cancro alla prostata ha spesso un carattere indolente e poco aggressivo. Chirurgia e radioterapia possono facilmente debellarlo consentendo una vita lunga e normale senza ulteriori problemi. Tuttavia, in circa il 10-15% dei casi il cancro prostatico può essere aggressivo e sconfinare oltre i limiti della ghiandola prostatica. In queste circostanze la cura è difficile, e la malattia può essere letale. Il trattamento più comune in caso di recidiva e in presenza di metastasi è la terapia di deprivazione androgenica. Risale agli anni ‘40 l’idea che la deprivazione androgenica possa servire a curare il tumore alla prostata. Da allora moltissimi studi hanno mostrato il ruolo chiave del recettore per gli androgeni, la proteina che lega e media gli effetti degli ormoni maschili o androgeni, in quasi ogni aspetto dello sviluppo e della funzione della ghiandola prostatica e, purtroppo, anche della sua trasformazione neoplastica. Conosciamo oggi in dettaglio come funziona il recettore degli androgeni e come stimoli la crescita delle cellule prostatiche tumorali. Purtroppo, sappiamo anche che il cancro alla prostata diventa in molti casi insensibile a tale terapia, ripresentandosi spesso in forma ancor più maligna. Le cellule del cancro alla prostata attivano un insieme di barriere (meccanismi di resistenza) che le permettono di sopravvivere in assenza di androgeni e rendono il tumore insensibile alla deprivazione di androgeni e anche più difficile da curare.

LA RESISTENZA AI FARMACI - La forma che sopravviene dopo la terapia di deprivazione androgenica è definita come cancro prostatico ormone-resistente. Le informazioni acquisite sui meccanismi di resistenza alla terapia ormonale hanno creato i presupposti per lo sviluppo di nuovi farmaci, cosiddetti di seconda generazione, più efficaci nell’antagonizzare la produzione degli androgeni e la funzione del recettore androgenico. L’introduzione di antiandrogeni di seconda generazione ha avuto un impatto importante nella pratica clinica migliorando il decorso clinico e la sopravvivenza a lungo termine dei pazienti con cancro prostatico in fase avanzata. Tuttavia, anche durante il trattamento con questi nuovi farmaci si sviluppano fenomeni di resistenza alla terapia. Lo studio dei meccanismi molecolari che determinano o predispongono alla mancata risposta al trattamento con antiandrogeni è oggetto di attenta ricerca in molti laboratori.

I FATTORI DI TRASCRIZIONE - Le forme di cancro prostatico altamente resistenti alla terapia antiandrogenica mostrano spesso caratteristiche di maggiore malignità e alterazioni patologiche insolite quali una spiccata de-differenziazione o trans-differenziazione cellulare, cioè la perdita delle proprietà tipiche delle cellule epiteliali luminali della ghiandola prostatica e l’acquisizione di proprietà di altri tipi cellulari, quali cellule basali o neuroendocrine. È importante indagare le basi molecolari che portano alla de-differenziazione e trans-differenziazione cellulare, fenomeni legati in generale alla plasticità delle cellule tumorali. Nel nostro laboratorio, questo rappresenta uno degli obiettivi principali. Da anni abbiamo concentrato i nostri studi su un fattore di trascrizione epitelio-specifico, noto come ESE3/EHF, che è un importante regolatore dello stato di differenziazione delle cellule della ghiandola prostatica normale. Alcuni fattori di trascrizione, quali ESE3/EHF, sono come dei direttori d’orchestra che dirigono l’insieme dei geni espressi in una cellula e ne determinano l’identità e la funzione. I nostri studi hanno rivelato che il fattore ESE3/EHF svolge questa funzione nella prostata e controlla l’organizzazione strutturale e la specializzazione funzionale (stato di differenziazione) delle cellule epiteliali della prostata. Il livello del fattore ESE3/EHF è ridotto nei tumori della prostata e la sua perdita porta a un drammatico cambio del fenotipo delle cellule prostatiche che acquisiscono proprietà di cellule neoplastiche e caratteristiche di cellule staminali tumorali. In tumori umani la perdita di ESE3/EHF si associa ad una maggiore de-differenziazione cellulare e ad un decorso clinico peggiore. Per chiarire meglio questi aspetti, di recente abbiamo realizzato il primo modello murino geneticamente modificato con ablazione specifica (knockout) del gene ESE3/EHF nella ghiandola prostatica. Grazie all’uso integrato di tecniche di genomica e proteomica e studi funzionali con cellule e organoidi, questo modello ci dà la possibilità di indagare la moltitudine di geni e proteine che contribuiscono allo sviluppo di tumori prostatici altamente aggressivi con alto grado di de-differenziazione e plasticità cellulare. Un aspetto particolarmente attraente che emerge da questi studi è la possibilità che ristabilendo mediante metodiche genetiche il normale livello di produzione della proteina ESE3/EHF nelle cellule tumorali prostatiche si ottiene una reversione del fenotipo maligno e si ristabilisce la risposta alla terapia antiandrogenica. Questi studi che sostengono la fattibilità di tale approccio fanno sperare che in un futuro, anche non remoto, si possa in questo modo rimpiazzare la proteina ESE3/EHF e ristabilire la sua funzione di barriera nei confronti dello sviluppo e della progressione tumorale. 

IL RUOLO DI "ERG" - L’alterazione genetica più frequente nei tumori della prostata è una traslocazione o fusione genica (TMPRSS2:ERG) in cui uno dei geni coinvolti (ERG) è un altro fattore di trascrizione della stessa famiglia del fattore ESE3/EHF. La traslocazione si verifica in circa il 50% dei tumori della prostata e porta ad un aumento della produzione del fattore ERG. Il nostro laboratorio studia a vari livelli l’impatto della traslocazione TMPRSS2:ERG focalizzandosi sul ruolo di ERG nell’evoluzione del cancro alla prostata. Abbiamo visto che ERG, quando espresso nelle cellule prostatiche, agisce come antagonista del fattore ESE3/EHF e che i due fattori hanno effetti opposti sul fenotipo delle cellule: ESE3/EHF ha un ruolo protettivo anti-tumorale mentre ERG è pro-tumorigenico. Un altro aspetto interessante è che ERG richiede la cooperazione di altri fattori per poter esercitare la sua azione pro-tumorigenica. In uno studio recente, abbiamo fornito alcune prove fondamentali del meccanismo molecolare che potenzia l’attività oncogenica di ERG in tumori della prostata. Abbiamo scoperto una specifica modifica della proteina ERG (metilazione) che ne altera la struttura e aumenta la sua capacità di attivare geni pro-tumorigenici che favoriscono l’evoluzione del tumore verso lo stato metastatico e resistente alle terapie. Anche in questo caso, stiamo indagando nuove strategie terapeutiche che, antagonizzando selettivamente la forma metilata e attiva di ERG, possano essere alternative efficaci e meglio tollerate delle terapie attuali.  

NUOVI BIOMARCATORI - Nonostante il tumore prostatico sia in genere curabile nelle fasi iniziali, in alcuni casi ha un decorso più maligno con invasione locale e metastasi. Sarebbe quindi auspicabile avere degli indicatori o biomarcatori che consentano di diagnosticare precocemente i pazienti a maggior rischio di un’evoluzione negativa della malattia. Altrettanto utile sarebbe poter distinguere in tempo i pazienti che possano beneficiare maggiormente della terapia antiandrogenica da quelli che possano rapidamente sviluppare resistenza alla terapia e necessitano quindi trattamenti alternativi. La ricerca anche in questo campo è intensa e vari tipi di biomarcatori sono stati proposti per distinguere i tumori indolenti da quelli aggressivi. C’è da dire che questo lavoro va di pari passo e spesso coincide con la ricerca di nuovi bersagli terapeutici adatti alle specifiche caratteristiche dei singoli pazienti. Dati recenti del nostro laboratorio sostengono la possibilità di identificare tipi di tumori prostatici e predirne l’andamento clinico basandosi su un pannello di geni che valutano la composizione cellulare e lo stato di differenziazione/de-differenziazione delle cellule prostatiche. Applicando questo semplice modello genetico già nella fase iniziale della malattia è possibile associare la valutazione (score) dello stato cellulare al decorso clinico e alla probabilità di risposta alla terapia androgenica. Tale sistema, come dimostrato in modelli preclinici, può anche aiutare a selezionare terapie alternative alla deprivazione androgenica. 

GLI ESOSOMI - Un’altra fonte di potenziali biomarcatori e bersagli terapeutici sono piccole vescicole extracellulari, chiamate anche esosomi, che vengono rilasciate da cellule normali e tumorali nel microambiente tumorale e nel sangue dei pazienti con tumori alla prostata. Recentemente, abbiamo mostrato che cellule tumorali prostatiche rilasciano vescicole extracellulari e in questo modo trasferiscono il loro contenuto ad altre cellule facilitando la propagazione di stimoli oncogenici, quali microRNA, e favorendo l’evoluzione della malattia e la diffusione metastatica. Abbiamo mostrato che il rilascio di tali vescicole extracellulari è maggiore in pazienti con tumori più avanzati e aggressivi e in quelli insensibili alla terapia antiandrogenica. Il nostro gruppo, insieme ad altri centri di ricerca, sta valutando con metodiche di genomica e proteomica il contenuto degli esosomi isolati dal sangue di pazienti a vari stadi di malattia per determinare il valore diagnostico e prognostico e identificare biomarcatori affidabili dello stato di malattia e potenzialmente predittivi del decorso clinico. Inoltre, interrompere questi sistemi di trasmissione tra le cellule bloccando la formazione o il rilascio delle vescicole extracellulari o modificando il loro contenuto è una strada che stiamo esplorando per sviluppare nuove strategie per il trattamento del cancro alla prostata. 

Il cancro alla prostata in fase metastatica resta una condizione ancora difficile da curare. Le terapie attualmente disponibili migliorano il decorso clinico della malattia ma raramente sono risolutive nel caso di progressione alla fase refrattaria alla terapia ormonale. In questa fase anche il trattamento con chemioterapia e immunoterapia è poco efficace. La ricerca in questo campo è fondamentale per migliorare le possibilità di prevenzione e cura del cancro alla prostata in tutte le sue forme.