Nella leucemia linfoblastica acuta a cellule T (T-ALL) un evento critico è rappresenato dalle mutazioni attivanti dei recettori Notch, in particolare Notch1 e Notch3, che deregolano stadi maturativi precoci dei timociti. L'attivazione del signaling di Notch aumenta vitalità e capacità proliferativa delle cellule leucemiche. Nel nostro laboratorio, la generazione di un modello murino transgenico, per la forma intracellulare attiva di Notch3 (N3-ICtg), ha dimostrato, per la prima volta, il potenziale linfomagenico di Notch3 nella T-ALL. Data l'importanza di Notch nella T-ALL e la cruciale cooperazione fra Notch, pre-TCR e CXCR4 nella progressione maturativa precoce dei timociti, analizzeremo gli eventi molecolari che modulano l'espressione di CXCR4 nel modello N3-ICtg rispetto al wt. Risultati preliminari dimostrano una diminuita espressione di CXCR4 sui timociti immaturi del topo N3-ICtg, che presenta cellule anomale in circolo. Nel microambiente timico, esploreremo l'interferenza di Notch3: i) sull'asse linfo/stromale, CXCR4/SDF1, nella progressione maturativa delle cellule T e ii) sui meccanismi molecolari indotti da Notch3 che regolano l'espressione del gene cxcr4. Recentemente è stato dimostrato in tumori solidi metastatici che la diminuita espressione di CXCR4 correla con lo stato di "dormancy" del tumore. Pertanto valuteremo l'interferenza di Notch3 sulle proprietà biologiche di cellule immature che esprimono o che non esprimono il recettore chemichinico CXCR4, e sulla loro capacità di migrazione. Lo studio del cross-talk fra il signaling di CXCR4 e di Notch3, nelle fasi intratimiche di sviluppo della T-ALL, potrebbe aiutare a capire i meccanismi molecolari che permettono alle cellule leucemiche la sopravvivenza a lungo termine e la resistenza alle terapie; suggerendo approcci combinati, capaci di antagonizzare l'azione di entrambi i recettori Notch e CXCR4, rivelandosi forse più efficaci nel contrastare la chemoresistenza e meno tossici per i pazienti.
Ci aspettiamo di individuare come le vie di trasduzione attivate da due recettori transmembrana, Notch3 e CXCR4, che regolano fisiologicamente delicati programmi differenziativi e proliferativi, possano interferire nel microambiente timico promuovendo le fasi precoci di sviluppo e progressione della T-ALL. Questo svelerebbe nuovi substrati/interattori che possono essere rilevanti
per il potenziale linfomagenico di Notch3. Infatti, CXCR4 è noto cooperare con fattori di trascrizione quali Nanog e NF-kB, quest¿ultimo costitutivamente attivo nel transgenico N3-ICtg, nella regolazione del network che dirige la migrazione delle cancer stem cells (CSCs). Inoltre, la via CXCR4/PI3K/Akt induce Sonic hedgehog (Shh) via NF-kB suggerendo CXCR4 come un possibile mediatore nel
crosstalk fra Shh e Notch considerando che i loro ligandi sono espressi dalle cellule stromali in molti distretti linfoidi e critici nello sviluppo intra-timico delle cellule T. CXCR4 regola la capacità di migrazione delle cellule del sistema immunitario verso i siti d¿infiammazione o verso siti associati a specifici stadi maturativi. CXCR4/CXCL12 ha un ruolo essenziale nel mantenere le cellule staminali emopoietiche nel midollo osseo, come dimostrato
dalla sua deplezione o dal trattamento con un inibitore dell¿asse CXCR4/CXCL12 (AMD3100). Inoltre, CXCR4 facilita l¿infiltrazione nel midollo osseo di cellule T patologiche, in modelli di anemia aplastica. Tutti questi dati di letteratura convergono nell¿indicare CXCR4 come un segnale importante nel regolare tappe maturative dei timociti, spesso deregolate in patologie diverse come la T-ALL. I nostri dati potrebbero espandere il ruolo di Notch ad altre patologie.
Numerose evidenze suggeriscono che in modo simile a quello che succede per le cellule staminali nei tumori solidi, componenti estrinsiche ( come cellule, chemochine etc.) correlate al microambiente possano giocare un ruolo chiave nel permettere sopravvivevnza e resistenza alla terapia nelle cellule leucemiche. Interessanti lavori hanno dimostrato nella T-ALL che l¿endotelio dei sinusoidi del midollo osseo produce elevati livelli di SDF1 creando una nicchia adatta a richiamare e mantenere le cellule leucemiche nel midollo osseo (1) e che l¿espressione di CXCR4 può essere modulata in modo calcineurina-dipendente (2).
La possibile correlazione dell¿espressione combinata di Notch3 e CXCR4 con stadi precoci di sviluppo della leucemia, potrebbe identificare nuovi indicatori a differenti stadi della progressione della T-ALL, permettendo così di seguire le fasi di emigrazione e localizzazione delle cellule leucemiche. Questa espressione combinata nel nostro modello di T-ALL potrebbe permettere d¿individuare specifiche sotto-popolazioni timocitarie inizianti, la cui propagazione e localizzazione in adatte nicchie tumorali potrebbe sostenere la leucemia. Recentemente la ridotta espressione di CXCR4 in cellule di tumori solidi metastatici è stata associata alla fase di ¿dormancy¿ del tumore (3). Ancora poco noti sono i meccanismi molecolari che regolano la fase di ¿dormancy¿ delle cellule leucemiche. Lo studio del cross-talk fra il signaling di CXCR4 e di Notch3, nelle fasi intratimiche di sviluppo della T-ALL, potrebbe aiutare a capire i meccanismi molecolari che permettono alle cellule leucemiche la sopravvivenza a lungo termine e la resistenza alle terapie. Questi studi potrebbero anche delineare il diverso ruolo di CXCR4 nella T-ALL indotta da Notch3 nella fase di propagazione e nella fase di "dormancy¿ della leucemia. Questi studi validati da analisi su campioni primari umani correlati a specifici stadi clinici potrebbero essere utili nell¿individuare indicatori precoci di sviluppo della malattia. Ipotizziamo, quindi, che i nostri risultati permettano d¿individuare nuovi bersagli terapeutici, ma soprattutto possano suggerire nuovi approcci farmacologici combinati, con inibitori di Notch ed antagonisti di CXCR4 (AMD3100) con lo scopo di ridurre gli effetti collaterali dimostrati dal solo trattamento con la GSI, forse rendendo più efficace la terapia. L¿AMD3100 (plerixafor) è già approvato in numerosi trial clinici in altre patologie ematopoietiche e potrebbe rappresentare la chiave per superare i meccanismi di resistenza messi in atto dalle cellule leucemiche nelle recidive della T-ALL.
1. Cancer Cell 2015, 27:755-768
2. Cancer Cell 2015, 27:769-779
3. PLoS One. 2015 Jun 17;10(6):e0130032.