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Sepiapterina: Una Nuova Speranza nella Terapia del Cancro

La ricerca mostra che il sepiapterin potrebbe migliorare il trattamento del cancro grazie a un potenziamento del sistema immunitario.

Saori Furuta, V. Sharma, V. Fernando, X. Zheng, O. Sweef, E.-S. Choi, V. Thomas

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L'arginina è un amminoacido fondamentale per il nostro corpo. Possiamo assumerlo attraverso il cibo che mangiamo e gioca un ruolo in diversi processi biologici. Per quanto riguarda il cancro, l'arginina può seguire due strade principali nel corpo: può essere trasformata in Ossido nitrico (NO) o in Poliamine (PAs).

Cosa Sono le Poliamine?

Le poliamine sono composti piccoli che aiutano le cellule a crescere. Però, nelle neoplasie, alti livelli di poliamine possono rendere l'ambiente meno accogliente per il sistema immunitario. Questo significa che i tumori possono crescere più facilmente senza essere attaccati dalle cellule immunitarie. Ad esempio, se ci sono troppe poliamine, il corpo potrebbe non produrre abbastanza Cellule T citotossiche, che sono fondamentali nella lotta contro il cancro.

I Macrofagi associati al tumore, che sono cellule immunitarie nel microambiente tumorale, spesso favoriscono la produzione di poliamine rispetto all'ossido nitrico. Questo porta a un aumento delle poliamine, che possono promuovere la crescita del tumore e sopprimere la risposta immunitaria.

Il Ruolo dell'Ossido Nitrico

D'altra parte, l'ossido nitrico gioca un ruolo importante nella nostra risposta immunitaria. Può aiutare ad attivare le cellule immunitarie, rendendole più efficaci nel distruggere le cellule tumorali. Ma in un ambiente ricco di poliamine, la produzione di ossido nitrico può essere limitata. Questo è spesso il risultato di bassi livelli di tetraidrobiopterina (BH4), che è necessaria per produrre ossido nitrico.

La ricerca ha dimostrato che quando la produzione di ossido nitrico è inibita, può portare a cambiamenti nel tessuto mammario che potrebbero risultare in lesioni precancerose.

Mirare al Metabolismo dell'Arginina nel Trattamento del Cancro

Data l'importanza del metabolismo dell'arginina nel cancro, gli scienziati stanno cercando modi per manipolarlo per il trattamento del cancro. Alcune strategie studiate includono la riduzione dei livelli di arginina nel corpo o l'inibizione della produzione di poliamine. Anche se questi approcci hanno mostrato potenziale, possono anche portare effetti collaterali che potrebbero limitarne l'uso.

Introduzione della Sepiapterina

Per affrontare i problemi con le terapie attuali, i ricercatori hanno testato un composto chiamato sepiapterina (SEP). Questo composto è un precursore della tetraidrobiopterina ed è stato usato nel trattamento di alcuni disturbi metabolici. A differenza di altri trattamenti, la SEP ha mostrato pochi se non addirittura gravi effetti collaterali finora.

Effetti della Sepiapterina sulle Cellule Tumorali

Gli esperimenti hanno dimostrato che quando la SEP viene aggiunta alle cellule di cancro al seno, riduce la produzione di poliamine e aumenta la produzione di ossido nitrico. Questo cambiamento aiuta a riportare i livelli di alcuni marcatori di crescita a quelli presenti nelle cellule normali.

Inoltre, è stato trovato che la SEP altera lo stato metabolico dei macrofagi associati al tumore, trasformandoli da un tipo che sopprime il sistema immunitario a uno più pro-immunità. Questo cambiamento potenzia l'attività delle cellule T citotossiche, portando a una significativa riduzione della crescita tumorale.

Testare la Sepiapterina nei Modelli Animali

Per vedere se la SEP può prevenire la crescita tumorale negli esseri viventi, i ricercatori hanno condotto test su topi predisposti a sviluppare tumori al seno. I topi hanno ricevuto la SEP attraverso l'acqua da bere fin dalla giovane età. I risultati hanno mostrato che un numero significativo di topi riceventi SEP non ha sviluppato tumori, mentre la maggior parte dei topi di controllo sì.

Comprendere il Meccanismo

I meccanismi sottostanti hanno rivelato che il trattamento con la SEP ha portato a cambiamenti sia nel metabolismo che nell'immunità. In particolare, ha aumentato il numero complessivo di cellule T, specialmente cellule T di memoria, nel sangue e nel midollo osseo. Questo suggerisce che la SEP non solo aiuta nelle risposte immunitarie immediate, ma potrebbe anche contribuire alla formazione di una memoria immunitaria duratura contro i tumori.

L'Importanza delle Cellule T di Memoria

Le cellule T di memoria sono fondamentali per l'immunità a lungo termine. "Ricordano" infezioni passate o cellule tumorali, permettendo al corpo di rispondere in modo più efficace se queste minacce tornano. L'aumento di queste cellule a causa del trattamento con SEP mostra promesse per una potenziale protezione a lungo termine contro il cancro.

Quali Cambiamenti Sono Stati Osservati?

I ricercatori hanno scoperto che il trattamento con SEP ha portato a una generale diminuzione dei metaboliti associati alla produzione di energia e alla soppressione immunitaria. Al contrario, i metaboliti legati all'attivazione immunitaria sono aumentati dopo il trattamento con SEP. Questo indica che la SEP cambia il metabolismo del corpo verso uno stato che favorisce la lotta contro i tumori.

Il Ruolo del Midollo Osseo

Oltre ai cambiamenti nel sangue, i ricercatori hanno anche esaminato il midollo osseo. Il midollo osseo dei topi trattati con SEP ha mostrato livelli più alti di cellule T e cellule staminali, suggerendo che la SEP migliora la capacità del corpo di produrre cellule immunitarie.

Implicazioni per le Future Terapie contro il Cancro

Le scoperte riguardanti la SEP e i suoi effetti sul metabolismo dell'arginina e sulla funzione immunitaria suggeriscono che potrebbe giocare un ruolo significativo nelle future terapie contro il cancro. Con la sua capacità di promuovere le risposte immunitarie mentre normalizza anche il metabolismo dell'arginina, la SEP offre una nuova via per la prevenzione e il trattamento del cancro.

Conclusione

La relazione tra metabolismo e immunità nel cancro è complessa, ma composti come la sepiapterina offrono speranza per nuove strategie per combattere il cancro al seno. Ridirezionando il metabolismo dell'arginina e migliorando la capacità del sistema immunitario di rispondere ai tumori, la SEP potrebbe rivelarsi un strumento efficace nella lotta continua contro il cancro. Ulteriori ricerche sono necessarie per esplorare il suo potenziale in ambito clinico e come possa essere integrata nei protocolli di trattamento esistenti.

Fonte originale

Titolo: Immunogenic shift of arginine metabolism triggers systemic metabolic and immunological reprogramming to prevent HER2+ breast cancer

Estratto: Arginine metabolism in tumors is often shunted into the pathway producing pro-tumor and immune suppressive polyamines (PAs), while downmodulating the alternative nitric oxide (NO) synthesis pathway. Aiming to correct arginine metabolism in tumors, arginine deprivation therapy and inhibitors of PA synthesis have been developed. Despite some therapeutic advantages, these approaches have often yielded severe side effects, making it necessary to explore an alternative strategy. We previously reported that supplementing SEP, the endogenous precursor of BH4 (the essential NO synthase cofactor), could correct arginine metabolism in tumor cells and tumor-associated macrophages (TAMs) and induce their metabolic and phenotypic reprogramming. We saw that oral SEP treatment effectively suppressed the growth of HER2-positive mammary tumors in animals. SEP also has no reported dose-dependent toxicity in clinical trials for metabolic disorders. In the present study, we report that a long-term use of SEP in animals susceptible to HER2-positive mammary tumors effectively prevented tumor occurrence. These SEP-treated animals had undergone reprogramming of the systemic metabolism and immunity, elevating total T cell counts in the circulation and bone marrow. Given that bone marrow-resident T cells are mostly memory T cells, it is plausible that chronic SEP treatment promoted memory T cell formation, leading to a potent tumor prevention. These findings suggest the possible roles of the SEP/BH4/NO axis in promoting memory T cell formation and its potential therapeutic utility for preventing HER2-positive breast cancer.

Autori: Saori Furuta, V. Sharma, V. Fernando, X. Zheng, O. Sweef, E.-S. Choi, V. Thomas

Ultimo aggiornamento: 2024-10-26 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.23.619827

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.23.619827.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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