Così nascono le metastasi: svelato come le cellule dei tumori erodono i vasi ed entrano nel sangue

Il sistema 3D in vivo che mostra il passaggio delle cellule tumorali nel flusso sanguigno. Credit: Università di Tokyo

Ricercatori giapponesi hanno scoperto in che modo i cluster di cellule tumorali che si sganciano dai tumori primari riescono ad entrare nel flusso sanguigno e trasformarsi in cellule tumorali circolanti (CTC), a loro volta responsabili delle metastasi e dei tumori secondari. Nella maggior parte dei casi è proprio la diffusione delle metastasi a rappresentare il maggiore pericolo dei tumori aggressivi, che possono evolversi in forme di cancro difficili da trattare e purtroppo anche incurabili. Gli scienziati nipponici hanno scoperto che questi aggregati di cellule tumorali, quando si staccano dalla massa primaria, entrano in contatto con la parete dei vasi e riescono a smantellarla attraverso processi biochimici, penetrando così nel sangue e diffondendosi nel resto del corpo. Conoscere il modo in cui questi cluster di cellule riescono a entrare nel flusso sanguigno, peggiorando sensibilmente la prognosi della malattia oncologica, è un'informazione preziosissima per gli scienziati, che grazie a questi dati possono approntare trattamenti ad hoc per impedire la penetrazione nelle pareti dei vasi.

A scoprire il processo che permette alle cellule tumorali di infiltrarsi nel flusso sanguigno attraverso l'erosione della parete dei vasi è stato un team di ricerca giapponese guidato da scienziati dell'Istituto di Scienze Industriali dell'Università di Tokyo, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi di vari istituti. Fra quelli coinvolti il Dipartimento di Bioingegneria, il Dipartimento di Farmacologia e Tossicologia della Facoltà di Medicina dell'Università di Kyorin, l'Istituto di Ricerca sul Cancro e il WPI Nano Life Science Institute dell'Università di Kanazawa. I ricercatori, coordinati dal professor Yukiko Matsunaga dell'Università di Tokyo, sono giunti alle loro conclusioni dopo aver sviluppato un complesso sistema di coltura tridimensionale (3D) in vitro, nel quale hanno inserito un vaso sanguigno artificiale e organoidi di tumori intestinali con caratteristiche genetiche distinte.

L'obiettivo degli scienziati era osservare proprio l'intravasazione tumorale, ovvero il passaggio delle cellule tumorali circolanti nel sangue attraverso la resistente barriera endoteliale dei vasi sanguigni. “Le osservazioni cliniche dimostrano che le metastasi sono indotte da cluster di cellule tumorali circolanti, ma non è ancora chiaro come questi cluster attraversino la robusta barriera endoteliale dei vasi sanguigni per entrare nella circolazione sanguigna del nostro corpo”, ha spiegato il professor Matsunaga in un comunicato stampa. I piccoli tumori e il vaso artificiale sono stati disposti in modo da poter osservare in dettaglio con imaging in vivo il processo del passaggio. Ciò che è stato rilevato ha colpito molto i ricercatori, che hanno parlato di risultati “sorprendenti”. “Abbiamo osservato gruppi di cellule tumorali migrare verso il vaso, distruggendone la parete cellulare per facilitarne l'ingresso, per poi disperdersi una volta all'interno del vaso sanguigno”, hanno affermato i coautori dello studio Yukinori Ikeda e Makoto Kondo.

Dal punto di vista molecolare, è emerso che “le cellule nella parete dei vasi sanguigni esprimevano alti livelli di fattore di crescita trasformante-β (TGF-β) e di attivina in presenza di un cluster di cellule tumorali in migrazione”, evidenziano Matsunaga e colleghi. “Ciò – proseguono gli esperti – era associato alla transizione endoteliale-mesenchimale, ovvero alla perdita delle caratteristiche endoteliali della parete vascolare, nelle aree disgregate della parete”. In sostanza, questi gruppi di cellule tumorali sono in grado di agganciarsi alle pareti dei vasi ed eroderle, aprendosi così un varco nel flusso sanguigno e potenzialmente in tutto l'organismo, rendendo la malattia oncologica molto più pericolosa.

Come indicato, grazie a questo sistema 3D in vitro sviluppato dagli scienziati giapponesi sarà possibile approntare strategie terapeutiche innovative progettate per impedire alle cellule tumorali di migrare all'interno dei vasi. Un aiuto prezioso potrebbe arrivare dalla digossina, un farmaco già approvato dalle autorità sanitarie per il trattamento di diverse patologie cardiovascolari (come la fibrillazione atriale). Un recente studio condotto da scienziati dell'Istituto di Scienze Molecolari della Salute – Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Zurigo ha dimostrato che la digossina è in grado di disgregare i cluster di cellule tumorali circolanti prima che possano dar vita alle aggressive metastasi. Di fatto, con questo farmaco, potrebbe essere possibile impedire la penetrazione nel flusso sanguigno e dunque il rischio di cancro aggressivo con tumori secondari. Un altro studio dell'Università di Medicina di Vienna ha dimostrato che un trattamento immunoterapico basato sul farmaco Imiquimod e l’ormone tissutale IFN-I è in grado di uccidere cellule malate primarie e metastasi di forme di varie forme di cancro, come il melanoma e il carcinoma mammario. I dettagli della nuova ricerca giapponese “A tumor-microvessel on-a-chip reveals a mechanism for cancer cell cluster intravasation” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica specializzata iScience.