Targetizzare PRMT5 per il trattamento del neuroblastoma

Il neuroblastoma è un tipo di cancro che colpisce soprattutto i bambini. Si verifica quando le cellule nervose nel corpo crescono senza controllo e formano tumori. Questo cancro è uno dei tumori solidi più comuni nei bambini e, sfortunatamente, circa la metà dei bambini diagnosticati con neuroblastoma ha una forma molto grave della malattia che ha una cattiva prospettiva di sopravvivenza. Questi bambini hanno una percentuale di sopravvivenza a lungo termine di meno del 40%.

Uno dei principali motivi di questa cattiva prognosi è un cambiamento in un gene chiamato Mycn. Quando questo gene è amplificato, porta alla crescita di tumori aggressivi. I neuroblastomi con questo cambiamento genico sono chiamati neuroblastoma amplificato da MYCN (neuroblastoma MNA), e rappresentano circa la metà dei casi difficili da trattare. Altri pazienti possono avere problemi diversi con la regolazione genica, come problemi con geni chiamati TERT o MYC, che portano a una sovrapproduzione di proteine importanti che aiutano il cancro a crescere.

#La necessità di trattamenti migliori

Purtroppo, i difetti in questi geni non sono obiettivi facili per i trattamenti attuali. C'è bisogno di trovare nuovi modi per trattare questa forma di neuroblastoma. Un'area di focus è nota come letalità sintetica, dove i ricercatori cercano di trovare debolezze nelle cellule tumorali che possono essere bersagliate dai farmaci. In studi precedenti, è stato dimostrato che le cellule di neuroblastoma MNA dipendono da una proteina chiamata PRMT5 per sopravvivere. Quando PRMT5 viene bloccata, queste cellule tumorali iniziano a morire.

PRMT5 fa parte di un gruppo di proteine chiamate arginine metiltransferasi, che modificano altre proteine per aiutarle a funzionare. Ci sono diversi tipi di queste proteine, e PRMT5 in particolare fa qualcosa chiamato dimetilazione simmetrica, che è essenziale per molti processi cellulari, incluso come i geni vengono espressi e come le cellule rispondono ai danni.

#Scoperte su PRMT5 e neuroblastoma

Nei nostri studi, abbiamo esaminato da vicino come il blocco di PRMT5 influisce sulle cellule di neuroblastoma. Abbiamo usato un farmaco speciale, GSK3203591, che inibisce specificamente PRMT5. Abbiamo testato questo farmaco su varie linee cellulari di neuroblastoma, sia quelle con le modifiche a MYCN che quelle senza.

Quando abbiamo applicato il farmaco alle cellule di neuroblastoma con amplificazione di MYCN, abbiamo scoperto che queste cellule erano molto più sensibili al trattamento. D'altra parte, le cellule senza amplificazione di MYCN hanno mostrato poca o nessuna reazione al farmaco. Questo indica che PRMT5 gioca un ruolo cruciale nella sopravvivenza delle cellule di neuroblastoma MNA.

Abbiamo anche osservato che quando abbiamo trattato queste cellule con GSK3203591, si sono verificati diversi cambiamenti a livello molecolare. Ad esempio, gli indicatori di morte cellulare, come la caspasi-3 clivata e PARP, sono aumentati significativamente nelle linee cellulari MNA, sottolineando ancora una volta l'efficacia del targeting di PRMT5 in queste cellule particolari.

#Il ruolo di MYCN

Per comprendere meglio il legame tra MYCN e PRMT5, abbiamo utilizzato un modello di linea cellulare specifico in cui il gene MYCN poteva essere attivato o disattivato. Quando abbiamo attivato MYCN in queste cellule, sono diventate altamente sensibili a GSK3203591, mostrando una concentrazione molto più bassa del farmaco necessaria per osservare effetti. Quando MYCN è stato disattivato, le cellule sono diventate resistenti al farmaco.

Questo conferma ulteriormente che la presenza di MYCN è essenziale per gli effetti dell'inibizione di PRMT5. Abbiamo anche esaminato i cambiamenti nell'espressione genica causati dal trattamento e abbiamo scoperto che molti geni regolati da MYCN erano significativamente down-regolati quando PRMT5 veniva inibita. Questo significa che bloccare PRMT5 interferisce con il modo in cui MYCN regola vari processi cellulari.

#Come PRMT5 impatta l'espressione genica

Dopo aver trattato le linee cellulari di neuroblastoma MNA con GSK3203591 e analizzato l'RNA, abbiamo identificato centinaia di geni che sono stati influenzati. Alcuni geni hanno aumentato l'espressione mentre molti altri sono diminuiti, in particolare quelli legati alla sopravvivenza e alla crescita del cancro.

Abbiamo scoperto che quando PRMT5 veniva inibita, c'era una forte soppressione dei geni attivati da MYCN. Questo includeva importanti vie di segnalazione del cancro che sono cruciali per la crescita cellulare e la sopravvivenza. La nostra analisi ha indicato che il trattamento con GSK3203591 ha portato a un arresto diffuso delle vie metaboliche e promozionali della crescita in queste cellule tumorali.

#Cambiamenti nello splicing alternativo

PRMT5 è anche noto per il suo ruolo nella regolazione dello splicing alternativo, un processo che consente a un singolo gene di produrre diverse varianti proteiche. Abbiamo esaminato come GSK3203591 ha impattato lo splicing alternativo nelle cellule di neuroblastoma e abbiamo trovato cambiamenti significativi.

Molti geni che subivano eventi di splicing erano legati a processi correlati al cancro, inclusa la riparazione del DNA e il metabolismo. Ad esempio, abbiamo osservato che diversi geni coinvolti nella riparazione del DNA avevano cambiamenti nei loro schemi di splicing dopo il trattamento. Questo suggerisce che PRMT5, attraverso il suo ruolo nello splicing, ha implicazioni critiche nel mantenere l'integrità del materiale genetico delle cellule tumorali.

#Cambiamenti metabolici

I nostri studi hanno anche rivelato che bloccare PRMT5 influenzava come le cellule di neuroblastoma utilizzavano nutrienti essenziali come glucosio e glutamina. Questi sono importanti per il metabolismo e la produzione di energia delle cellule tumorali. Utilizzando isotopi per tracciare come questi nutrienti venivano elaborati, abbiamo trovato riduzioni nell'uso della glutamina da parte delle cellule di neuroblastoma MNA quando trattate con inibitori di PRMT5.

Abbiamo confermato che diversi geni coinvolti nel trasporto e nel metabolismo della glutamina erano down-regolati. Questo dato è in linea con l'idea che le cellule di neuroblastoma MNA abbiano un'addiction alla glutamina per la loro crescita e sopravvivenza, e che inibire PRMT5 interrompe questa dipendenza.

#Impatti sull'epitranscrittoma

Oltre ai cambiamenti tradizionali dell'espressione genica, l'inibizione di PRMT5 ha anche impattato le modifiche post-trascrizionali, come la metilazione m6A. Questa modifica gioca un ruolo in quanto bene l'mRNA viene tradotto in proteine. Abbiamo trovato che GSK3203591 riduceva i livelli di m6A dell'mRNA di MYCN, e questa diminuzione era correlata a ridotti livelli della proteina MYCN.

Abbiamo approfondito ulteriormente altri modificatori dell'mRNA e scoperto che molti di questi diminuivano dopo l'inibizione di PRMT5. Questo illustra che PRMT5 ha un ampio impatto non solo sullo splicing ma anche su quanto efficientemente l'mRNA viene tradotto in proteine.

#Studi in vivo con i topi

Per valutare quanto sia efficace l'inibizione di PRMT5 in un organismo vivo, abbiamo utilizzato un modello murino di neuroblastoma. Questi topi erano stati geneticamente modificati per esprimere MYCN, rendendoli un modello appropriato per testare le nostre scoperte. Quando trattati con una versione di GSK3203591 chiamata GSK3326593, abbiamo osservato un aumento della percentuale di sopravvivenza tra i topi trattati rispetto a quelli che ricevevano un placebo.

Anche se non abbiamo visto una drammatica riduzione dei tumori in ogni caso, la salute e la longevità complessive dei topi sono migliorate significativamente. Questo suggerisce che mirare a PRMT5 potrebbe essere una strategia utile nel trattamento del neuroblastoma ad alto rischio.

#Implicazioni per i trattamenti futuri

I risultati dei nostri studi evidenziano il ruolo importante di PRMT5 nel neuroblastoma MNA. L'inibizione di questa proteina sembra colpire al cuore di processi critici che consentono a queste cellule tumorali di prosperare. Disruptando l'espressione genica, lo splicing alternativo e i processi metabolici, gli inibitori di PRMT5 come GSK3203591 e GSK3326593 emergono come opzioni promettenti per la terapia mirata.

La ricerca punta anche verso il potenziale per terapie combinate che sfruttano queste nuove intuizioni. Dato che PRMT5 è coinvolto in vari percorsi cellulari, colpirlo insieme ad altri trattamenti potrebbe aumentare l'efficacia complessiva e aiutare a superare la resistenza vista in molti tumori.

#Conclusione

In generale, la nostra ricerca sottolinea la vulnerabilità delle cellule di neuroblastoma ad alto rischio all'inibizione di PRMT5. La combinazione del suo ruolo nella regolazione genica, nello splicing e nella fitness metabolica posiziona PRMT5 come un obiettivo chiave per nuove strategie terapeutiche. Gli studi futuri dovrebbero continuare a esplorare come utilizzare al meglio gli inibitori di PRMT5 insieme ai trattamenti esistenti per migliorare i risultati per i bambini che soffrono di neuroblastoma ad alto rischio.