La chemioterapia non sempre porta le cellule leucemiche alla morte: in alcuni casi le induce alla senescenza, uno stato che può renderle più riconoscibili dai linfociti T. Il ruolo di HLA ed epigenetica.
La chemioterapia non agisce sulle cellule tumorali soltanto eliminandole: in alcuni casi, quelle che sopravvivono al trattamento possono entrare in una particolare condizione chiamata senescenza cellulare. In questa fase smettono di crescere, ma rimangono vive e metabolicamente attive, modificando profondamente il proprio comportamento.
È quanto emerge da uno studio che ha analizzato campioni di pazienti con leucemia mieloide acuta (LMA), mostrando che, in un sottogruppo di casi, la senescenza indotta dalla chemioterapia rende le cellule leucemiche più riconoscibili da parte dei linfociti T, cellule del sistema immunitario capaci di individuare e attaccare quelle anomale. La ricerca è stata coordinata da Raffaella Di Micco, group leader dell’Unità di Senescenza nell’invecchiamento delle cellule staminali, differenziazione e cancro all’Istituto San Raffaele Telethon per la Terapia Genica (SR-Tiget) e Professore Associato di Patologia presso la Scuola Universitaria Superiore IUSS di Pavia, e sostenuta anche da Fondazione AIRC. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications.
La leucemia mieloide acuta e le cellule che resistono al trattamento
La leucemia mieloide acuta è un tumore del sangue aggressivo, caratterizzato da un’evoluzione molto rapida e da una forte eterogeneità. È provocata dall’accumulo nel midollo osseo e nel sangue di cellule mieloidi immature, chiamate blasti, che interferiscono con la normale produzione delle cellule del sangue. Può insorgere a tutte le età, ma è più frequente nella popolazione anziana. In Italia si stimano circa 50 nuovi casi di LMA ogni milione di abitanti ogni anno, mentre a livello globale, secondo analisi basate sul Global Burden of Disease 2021, si stimavano circa 145.000 nuovi casi nel 2021.
Negli ultimi anni, la crescente conoscenza delle caratteristiche genetiche e molecolari della LMA ha permesso di affinare la classificazione della malattia e di introdurre terapie mirate. La chemioterapia rimane tuttavia il trattamento d’elezione per molti pazienti e, in determinate condizioni, può essere seguita dal trapianto allogenico di cellule staminali ematopoietiche. Una delle principali difficoltà è rappresentata dalle cellule leucemiche che sopravvivono ai trattamenti e possono contribuire alla persistenza o alla ricomparsa della malattia. Capire che cosa accade a queste cellule e come interagiscono successivamente con il sistema immunitario è quindi un tema centrale della ricerca sulla LMA.
Al San Raffaele, studi precedenti avevano già permesso di individuare meccanismi attraverso i quali, nelle recidive dopo trapianto, le cellule leucemiche possono ridurre l’espressione delle molecole HLA e sfuggire al riconoscimento immunitario. Il nuovo lavoro ha analizzato il fenomeno opposto: che cosa accade alla visibilità immunologica della leucemia quando le cellule, in risposta alla chemioterapia, entrano in senescenza.
I ricercatori hanno studiato campioni provenienti da 21 pazienti con LMA di nuova diagnosi, non ancora trattati con chemioterapia, esponendo in laboratorio le cellule leucemiche alla citarabina, un farmaco comunemente utilizzato nel trattamento della malattia. Non tutti i campioni hanno reagito allo stesso modo: in 15 dei 21 campioni, una quota delle cellule ha sviluppato caratteristiche compatibili con la senescenza dopo il trattamento. Questi campioni sono stati definiti “senescence high”, mentre gli altri sei, nei quali la risposta era molto meno evidente, sono stati classificati come “senescence low”.
Le cellule senescenti diventano più riconoscibili
La senescenza non deve essere confusa con la morte o con la quiescenza cellulare. Una cellula senescente arresta la propria proliferazione, generalmente in modo stabile, ma rimane viva e metabolicamente attiva, modificando l’attività di numerosi geni e il rapporto con l’ambiente circostante. In oncologia questo fenomeno può avere effetti differenti. Nel breve periodo, l’arresto della proliferazione può contribuire al controllo del tumore e, come suggeriscono i risultati dello studio, può rendere alcune cellule tumorali più riconoscibili al sistema immunitario. Se però le cellule senescenti persistono a lungo nell’organismo, possono contribuire a creare un ambiente infiammatorio cronico che, in determinate condizioni, favorisce la resistenza alle terapie e la progressione della malattia.
Nei campioni “senescence high”, la chemioterapia ha attivato programmi molecolari legati all’infiammazione e agli interferoni e ha aumentato sulla superficie delle cellule leucemiche la presenza delle molecole HLA di classe I e II. Queste molecole funzionano come “vetrine” molecolari: espongono piccoli frammenti di proteine della cellula e aiutano i linfociti T a riconoscere una cellula anomala e ad attivarsi contro di essa.
L’effetto è stato osservato anche negli esperimenti di co-coltura, nei quali le cellule leucemiche e i linfociti T dello stesso paziente venivano coltivati insieme. Le cellule leucemiche “senescence high” trattate con la chemioterapia inducevano una maggiore proliferazione dei linfociti T CD4+ e CD8+ rispetto alle cellule “senescence low”. Ulteriori esperimenti hanno confermato il ruolo delle molecole HLA: quando i ricercatori ne hanno bloccato la funzione, i linfociti T si sono attivati meno contro le cellule leucemiche. «I nostri risultati indicano che la senescenza indotta dalla terapia non è semplicemente uno stato in cui la cellula leucemica smette di proliferare. In alcuni campioni modifica anche il dialogo tra tumore e sistema immunitario, aumentando la capacità delle cellule leucemiche di presentare antigeni e di essere riconosciute dai linfociti T», spiega Raffaella Di Micco. «È però importante sottolineare che non tutti i campioni rispondono in questo modo: comprendere l’origine di questa differenza è proprio uno degli aspetti più interessanti del lavoro».
Il ruolo del “freno” epigenetico e le prospettive terapeutiche
Per comprendere perché alcune leucemie sviluppino questa risposta e altre no, i ricercatori hanno analizzato anche i meccanismi epigenetici, che regolano l’attività dei geni senza modificare il DNA. Tra questi c’è il complesso proteico PRC2, di cui EZH2 è una componente fondamentale. Nei campioni “senescence low” è stata osservata una maggiore attività di questo sistema inibitorio prima del trattamento. “Nei campioni ‘senescence low’ – spiega Simona Fusco, co-prima autrice dell’articolo – abbiamo osservato una maggiore attività di questo sistema inibitorio prima del trattamento. Alcuni dei geni coinvolti nella risposta immunitaria risultavano così più ‘frenati’ e quindi meno disponibili ad attivarsi. Ciò può contribuire a spiegare perché, dopo la chemioterapia, queste cellule aumentino meno l’espressione delle HLA e rimangano meno riconoscibili da parte del sistema immunitario”.
Da questa osservazione è nata l’ipotesi di intervenire proprio sul meccanismo epigenetico. I ricercatori hanno quindi trattato in laboratorio le cellule “senescence low” con tazemetostat, un farmaco già approvato per uso clinico che inibisce selettivamente EZH2. Il trattamento ha ridotto il “freno” epigenetico in regioni del DNA coinvolte nella risposta immunitaria e infiammatoria e ha aumentato l’espressione delle molecole HLA di classe I e II. Le cellule trattate sono diventate inoltre più capaci di stimolare la proliferazione dei linfociti T CD4+ e CD8+. Il risultato suggerisce che modificare farmacologicamente alcuni meccanismi epigenetici potrebbe rappresentare, in futuro, una possibile strategia per aumentare la riconoscibilità immunologica di alcune cellule leucemiche.
“Questi dati ci dicono soprattutto che la risposta alla chemioterapia può avere effetti immunologici diversa da paziente a paziente”, aggiunge Di Micco. “Il prossimo passo sarà capire se la capacità delle cellule leucemiche di entrare in senescenza possa diventare anche un biomarcatore, utile a identificare i pazienti con una diversa risposta immunologica alla chemioterapia. Allo stesso tempo vogliamo approfondire la possibilità di combinare la chemioterapia con immunoterapie a base di cellule T ingegnerizzate e/o farmaci capaci di agire sui meccanismi epigenetici che regolano la visibilità delle cellule leucemiche al sistema immunitario. Sono prospettive che richiedono ancora verifiche su gruppi più ampi di pazienti e studi preclinici e clinici dedicati prima di poter pensare a un’applicazione nella pratica clinica”.
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