I segnali di trasduzione (STP) e i pathway metabolici rappresentano target d'elezione verso i quali indirizzare nuove strategie terapeutiche in ragione del loro ruolo centrale nel controllo della proliferazione e della sopravvivenza cellulare. Studi recenti, inclusi quelli del nostro gruppo, hanno dimostrato che l'ossidazione degli acidi grassi (FAO) costituisce una via metabolica di rilievo nelle cellule leucemiche, sia per la produzione di energia che per la regolazione della crescita e sopravvivenza cellulare. Il nostro gruppo ha dimostrato in vitro l'attività antiproliferativa e pro-apoptotica indotta da un inibitore della FAO (ST1326) su blasti di Leucemia Acuta Mieloide (LAM), ed attualmente è impegnato nella valutazione degli effetti della simultanea inibizione della FAO e dei STP aberranti nella LAM. E' noto infatti che i STP non solo regolano la proliferazione e la sopravvivenza cellulare ma ne riprogrammano il metabolismo. E' noto anche che il rapporto tra signaling e metabolismo non è unidirezionale. Le cellule normali e neoplastiche, rilevando i livelli di metaboliti intracellulari, esercitano un controllo a feedback sulle reti di trasduzione del segnale.
Obiettivo di questo studio sarà quello di analizzare i profili proteomici e metabolici di cellule di LAM, esaminando in particolare i cambiamenti indotti in vitro da ST1326. Scopo ultimo sarà quello di approfondire lo studio dei meccanismi di controllo intercorrenti tra alterazioni del signaling e del metabolismo nella LAM.
I profili proteici saranno valutati mediante Reverse Phase Protein Array (RPPA), tecnologia disegnata per l'analisi quantitativa di array proteici, che necessita di una quantità di lisati proteici estremamente limitata. I profili metabolici saranno valutati mediante metodica in real-time (XF24 Analyzer). Il complesso di queste informazioni contribuirà ad identificare in modo mirato quali inibitori molecolari adottare come innovativi ed efficaci agenti farmacologici nella LAM.
Le alterazioni molecolari dei STP e la deregolazione delle principali vie metaboliche sono caratteri distintivi delle cellule neoplastiche, intimamente collegati tra loro, che partecipano attivamente al processo di trasformazione e progressione neoplastica, oltre ad influenzare la prognosi e la risposta al trattamento dei pazienti oncologici.
I concetti teorizzati più di 90 anni fa da Otto Warburg, ed accantonati per buona parte del secolo scorso, circa le atipie del metabolismo delle cellule neoplastiche, hanno recentemente subito una sostanziale revisione. L'estensione delle conoscenze sui processi metabolici e sull'utilizzo dei vari intermedi, supportato dall'introduzione di moderne tecnologie che coniugano approcci metodologici provenienti da settori di ricerca differenti (biologia molecolare, biochimica, fisica, chimica), hanno evidenziando, accanto all'ubiquitaria alterazione del maccanismo glicolitico, il contributo e l'importanza di altri processi metabolici, quali la FAO. Il nostro gruppo, cosi come altri gruppi di ricerca, ha dimostrato che è possibile bloccare farmacologicamente, in maniera selettiva, il metabolismo delle cellule leucemiche sfruttandone la "fame" di grassi. L'inibitore di CPT1, ST1326, ha infatti dimostrato effetti cittossici selettivi, colpendo preferenzialmente le cellule tumorali, rispetto a quelle sane. Le cellule leucemiche accumulano nel citoplasma i lipidi tossici che non vengono metabolizzati: ciò induce blocco della proliferazione e morte cellulare.
Tuttavia, sebbene sia stato ampiamente descritto l'epifenomeno funzionale, rimane da chiarire, a livello meccanicistico, qual è il potenziale impatto dei modulatori della FAO sul signaling intracellulare. In particolare, potrebbe essere particolarmente importante determinare, in un'ottica traslazionale, quali e quanti elementi dei numerosi STP vengono ad essere deregolati così da compromettere le potenzialità di resilienza delle cellule leucemiche.
Le complessità delle reti di segnalazione intracellulari e dei loro meccanismi di controllo a feedback, che regolano il destino cellulare e, di conseguenza, il successo di terapie molecolari mirate, sottolineano la necessità di interrogare obiettivi multipli in più di un percorso molecolare. L'utilizzo della RPPA nel nostro studio ci permetterà di analizzare simultaneamente numerosi bersagli molecolare appartenenti a STP anche tra loro non apparentemente interconnessi. In particolare, l'analisi proteomica mediante RPPA, permetterà di individuare i determinanti molecolari di sensibilità e resistenza ad ST1326, quando usato da solo o in combinazione con altri inibitori target specifici, e aiuterà ad identificare sottopopolazioni di pazienti rispondenti e/o refrattari ai composti sperimentali, permettendo infine la progettazione di trattamenti mirati.
Lo studio delle interazioni molecolari indotte da farmaci a bersaglio molecolare, mediante RPPA, e del profilo metabolico, mediante metodica real-time, assumono entrambi una rilevanza biologica e clinica potenzialmente in grado di aggiungere, alle attuali classificazioni genetico-molecolari, una di tipo biochimica-funzionale caratterizzata dall'espressione aberrante degli STP e dal loro impatto sul fenotipo metabolico. Queste informazioni possono infine contribuire ad indirizzare nuove strategie terapeutiche individualizzate e maggiormente efficaci nel trattamento delle LAM.