O descoperire științifică poate stopa o tumoră cerebrală din copilărie înainte de a se forma

Meduloblastomul este cea mai frecventă tumoră malignă pediatrică a cerebelului, fiind împărțită în patru subgrupuri moleculare cu caracteristici clinice și prognostic variabil. Un subset major al meduloblastoamelor este caracterizat de activarea constituțională a căii de semnalizare Sonic Hedgehog (SHH), asociată cu cel mai sever prognostic. În special, tumorile SHH cu mutații TP53 sunt extrem de agresive, rezistente la tratament și predispuse la recurență.
Deși s-au realizat progrese majore în caracterizarea genomică a meduloblastomului SHH, tratamentele țintite împotriva acestei căi de semnalizare nu au reușit să prevină recurențele locale. În plus, există preocupări privind efectele adverse ale inhibării prelungite a SHH asupra sistemului nervos central și dezvoltării extra-neuronale.

Meduloblastomul conține populații celulare eterogene, incluzând celule stem neoplazice rare și celule progenitoare mai diferențiate. Aceste celule stem SOX2+ au capacitatea de a menține creșterea tumorală prin generarea de progenituri proliferative, ceea ce contribuie la dezvoltarea tumorii. Studiul publicat în jurnalul Nature Communications a investigat mecanismele moleculare prin care aceste celule stem intră în ciclul celular și se transformă în celule progenitoare proliferative, identificând factorul de transcripție OLIG2 ca factor-cheie în această tranziție.

OLIG2 reglează tranziția celulelor stem tumorale

Modelarea dinamicii proliferative în meduloblastomul SHH

Pentru a analiza organizarea ierarhică a tumorii, cercetătorii au utilizat un model transgenic de șoarece (Ptch1 heterozigot iradiat), care reproduce caracteristicile meduloblastomului SHH. Aceștia au identificat trei compartimente celulare distincte:

• Celule stem SOX2+ - rare și lent proliferative (ciclul celular la 20 de zile).
• Celule progenitoare DCX+ - rapid proliferative (ciclul celular la 15 ore).
• Celule postmitotice NeuN+ - majoritatea tumorii, care suferă apoptoză după un timp scurt.

S-a demonstrat că celulele SOX2+ sunt responsabile pentru regenerarea tumorii, iar eliminarea exclusivă a progenitorilor nu este suficientă pentru a preveni recurența, deoarece o subpopulație reziduală de SOX2+ rămâne activă.

Caracterizarea genomică a celulelor stem SOX2+

Pentru a înțelege mai bine tranziția celulelor stem în progenitori, cercetătorii au realizat analiza transcriptomică unicelulară (scRNAseq) și profilarea accesibilității cromatinei (ATACseq). Rezultatele au arătat că:

• Celulele SOX2+ prezintă un peisaj epigenetic distinct, cu o accesibilitate crescută a regiunilor reglatoare.
• Tranziția de la celulele stem la progenitori este asociată cu activarea unor factori specifici de transcripție, printre care OLIG2.

OLIG2: un regulator al activării celulelor stem tumorale

Analiza modelelor de expresie a arătat că OLIG2 este activat în celulele SOX2+ care încep să prolifereze, dar nu este prezent în celulele progenitoare mature. Aceasta sugerează că OLIG2 joacă un rol-cheie în tranziția celulelor stem dintr-o stare de repaus către proliferare activă.

Pentru a testa această ipoteză, cercetătorii au utilizat:

• Șoareci transgenici Sox2-eGFP și Mki67-RFP, care au permis separarea celulelor SOX2+ în faze proliferative și non-proliferative.
• Analiza cromatinei, care a arătat că OLIG2 reglează accesibilitatea genomică în celulele stem.
• Analiza transcriptomică, care a evidențiat că OLIG2 modulează căi de semnalizare esențiale pentru proliferare, inclusiv Hedgehog și Notch.

Inhibarea OLIG2 blochează creșterea tumorală

Validarea funcțională a OLIG2 în celulele tumorale

Pentru a testa efectele OLIG2, s-a utilizat CRISPR-Cas9 pentru a inactiva acest factor de transcripție în celule derivate din meduloblastoame murine. Rezultatele au arătat că:

• Celulele fără OLIG2 au o capacitate redusă de proliferare și de formare a sferoidelor.
• Implantarea acestor celule în șoareci imunodeficienți nu a dus la formarea tumorilor, spre deosebire de celulele martor.

O nouă strategie terapeutică: inhibarea OLIG2

Pentru a explora potențialul terapeutic, cercetătorii au utilizat CT-179, un inhibitor farmacologic specific al OLIG2. Aceasta a dus la:

• Reducerea semnificativă a proliferării tumorale, confirmată prin testarea pe multiple linii celulare de meduloblastom și glioblastom.
• Blocarea tranziției celulelor stem tumorale către progenitori proliferativi.
• Îmbunătățirea supraviețuirii șoarecilor cu meduloblastom SHH, în special în combinație cu inhibitori ai căii Hedgehog (Vismodegib).

OLIG2 ca țintă terapeutică pentru prevenirea recurenței

Într-un model preclinic de recurență tumorală, tratamentul inițial cu Vismodegib (care elimină celulele progenitoare proliferative) a fost urmat de inhibarea OLIG2 cu CT-179. Acest protocol:

• A împiedicat recurența tumorii, demonstrând că OLIG2 este crucial pentru regenerarea masei tumorale.
• A extins semnificativ supraviețuirea șoarecilor, sugerând că blocarea OLIG2 poate preveni reapariția bolii după tratamentele convenționale.

Concluzii

Studiul demonstrează că OLIG2 joacă un rol esențial în activarea celulelor stem tumorale și în progresia meduloblastomului SHH. Descoperirea acestui mecanism oferă o nouă oportunitate terapeutică, întrucât inhibarea OLIG2:

• Împiedică tranziția celulelor stem către progenitori proliferativi, prevenind regenerarea tumorii.
• Îmbunătățește supraviețuirea și reduce riscul de recurență, mai ales în combinație cu terapii standard.
• Oferă o nouă strategie de tratament bazată pe blocarea tranzițiilor critice în ierarhia tumorală, în loc de eliminarea exclusivă a celulelor proliferative.

Această abordare ar putea fi aplicată și în alte tipuri de cancer cu ierarhie celulară bine definită, deschizând calea către terapii mai eficiente și mai puțin toxice pentru pacienții cu tumori cerebrale agresive.