Il premio Nobel per la medicina è stato assegnato a tre scienziati per aver scoperto come le cellule rispondono ai cambiamenti nei livelli di ossigeno. Ecco come il loro lavoro ha spianato la strada a una maggiore comprensione del cancro.
Ogni anno, i premi Nobel riconoscono i progressi rivoluzionari e celebrano ricerche di grande impatto. La scorsa settimana, William Kaelin, Sir Peter Ratcliffe e Gregg Semenza hanno ricevuto il premio Nobel per la medicina 2019, per le loro scoperte su come le cellule percepiscono e si adattano alla disponibilità di ossigeno.
I tre vincitori hanno identificato con successo il macchinario molecolare responsabile della regolazione dell’attività dei geni in risposta a fluttuanti livelli di ossigeno. Di conseguenza, la loro ricerca ha stabilito le basi per la nostra comprensione di come le cellule percepiscono l’ossigeno e si adattano in risposta a ciò, alterando il nostro metabolismo cellulare nel processo.
L’anno scorso, uno dei tre vincitori – il professor William Kaelin, dell’Università di Harvard e del Dana – Farber Cancer Institute – è stato insignito di un dottorato onorario dall’ICR, per la sua eccezionale ricerca su come le cellule tumorali rilevano i livelli di ossigeno.
Rilevamento dell’ossigeno e cancro
In che modo i meccanismi fondamentali del rilevamento dell’ossigeno sono correlati al cancro? Come le cellule normali, le cellule tumorali hanno bisogno di ossigeno per sopravvivere. Per questo motivo, le cellule tumorali inviano segnali durante un processo chiamato angiogenesi, che incoraggia la crescita di nuovi vasi sanguigni nel tumore. Questi vasi sanguigni trasportano ossigeno e sostanze nutritive e consentono al tumore di crescere.
L’ipossia – quando i livelli di ossigeno in un tessuto sono bassi – è una caratteristica del cancro e spesso indica che il cancro sta crescendo in modo aggressivo. L’ipossia stimola la crescita dei vasi sanguigni all’interno dei tumori, che può alimentare la diffusione delle cellule tumorali in altre parti del corpo.
Gli articoli dietro la scoperta del Premio Nobel – pubblicati oltre un decennio fa – hanno contribuito a stabilire questa comprensione. Inoltre, hanno dimostrato che le proteine soppressori del tumore come il VHL possono svolgere un ruolo nella segnalazione dell’ossigeno.
In realtà è stato il professor Kaelin a concentrarsi sullo studio della sindrome di Von Hippel-Lindau (VHL), una condizione ereditaria caratterizzata da un gene VHL mutato che può portare, tra gli altri, al cancro del rene. In definitiva, il lavoro del professor Kaelin sulla proteina VHL ha portato al successo dei test clinici sui farmaci che bloccano la crescita dei vasi sanguigni per curare il cancro del rene.
Rilevamento dell’ossigeno nel contesto delle tecniche di imaging
All’ICR, i ricercatori hanno utilizzato tecniche di imaging per rilevare e misurare aree a basso contenuto di ossigeno, note come ipossia. Alcuni anni fa, ad esempio, i ricercatori del Cancer Research UK Cancer Imaging Centre presso l’ICR hanno utilizzato tecniche di risonanza magnetica per aiutare i medici a prevedere la sopravvivenza identificando le aree dei livelli di ossigeno fluttuanti nei tumori della testa e del collo.
Il professor Jeffrey Bamber e il team di ecografia e imaging ottico hanno anche dimostrato che la combinazione di due tecniche di imaging avanzate può aiutare a identificare le aree a basso contenuto di ossigeno all’interno dei tumori. Ciò aiuta a prevedere l’efficacia delle radiazioni o dei trattamenti farmacologici e potenzialmente consente l’uso degli ultrasuoni per guidare il trattamento dei tumori ipossici.
Inoltre, il dott. Simon Robinson, che fa parte del team di risonanza magnetica dell’ICR, è anche riconosciuto a livello internazionale per i suoi studi sull’uso della risonanza magnetica a livello di ossigeno nel sangue (BOLD). Questo tipo di imaging può essere utilizzato per osservare l’attività nel cervello e in altri organi e può aiutare a prevedere la risposta al trattamento nei pazienti oncologici.
Dalla scienza di base al beneficio clinico
Questi esempi evidenziano come l’ossigenazione delle immagini per mappare le aree a basso contenuto di ossigeno all’interno dei tumori può essere importante per il risultato del paziente. Ma soprattutto, questi esempi dimostrano l’importanza della ricerca fondamentale nella fase iniziale, nota come scienza di base, che può portare a benefici clinici molti anni dopo.
In questo modo, il lavoro dei tre premi Nobel e dei loro team ha spianato la strada a una maggiore comprensione del cancro, nonché a nuovi modi promettenti per curarlo.
“Un eccezionale scienziato e collaboratore”
Il professor Chris Lord è vicedirettore di divisione e leader del Gene Function Team dell’ICR. Ha collaborato con uno dei vincitori, il professor Kaelin. Commentando l’annuncio del Nobel, ha detto:
“Circa un anno fa, io e Bill abbiamo collaborato a uno studio che ha esaminato l’interazione tra AURKB – una proteina coinvolta nella divisione cellulare – e il soppressore del tumore RB1. Abbiamo usato CRISPR per dimostrare che le cellule tumorali prive del soppressore tumorale RB1 erano fortemente dipendenti da AURKB, probabilmente perché entrambi i geni hanno ruoli importanti nella divisione cellulare. Ciò ha suggerito che gli inibitori AURKB, che ora vengono utilizzati negli studi clinici, potrebbero essere utilizzati per colpire i tumori difettosi di RB1.
“Avendo lavorato con Bill in passato, sono personalmente entusiasta di ascoltare le eccitanti notizie che ha vinto insieme il premio Nobel per la fisiologia o la medicina di quest’anno. Bill è un eccezionale scienziato e collaboratore ed è davvero emozionante vedere il suo lavoro ottenere il riconoscimento che merita. “
