Il fumo di sigaretta è in modo schiacciante la principale causa di cancro ai polmoni, ma solo una minoranza di fumatori sviluppa la malattia.
Superare gli ostacoli per studiare le mutazioni cellulari
È stato a lungo ritenuto che il fumo porti al cancro del polmone innescando mutazioni del DNA nelle cellule polmonari normali. «Ma ciò non potrebbe mai essere dimostrato fino al nostro studio, dal momento che non c'era modo di quantificare accuratamente le mutazioni nelle cellule normali», ha affermato il dottor Jan Vijg, Ph.D., co-senior autore e professore e cattedra di genetica, professore di oftalmologia e scienze visive, e la Lola e Saul Kramer Chair in Molecular Genetics presso Einstein (anche presso il Center for Single-Cell Omics, Jiaotong University School of Medicine in Shanghai, Cina). Il Dr. Vijg ha superato questo ostacolo alcuni anni fa sviluppando un metodo migliorato per sequenziare l'intero genoma delle singole cellule.
I metodi di sequenziamento dell'intero genoma a cellula singola possono introdurre errori di sequenziamento difficili da distinguere dalle vere mutazioni, un grave difetto quando si analizzano cellule contenenti mutazioni rare e casuali. Il Dr. Vijg ha risolto questo problema sviluppando una nuova tecnica di sequenziamento chiamata amplificazione a spostamento multiplo a cellula singola (SCMDA). Come riportato in Nature Methods nel 2017, questo metodo tiene conto e riduce gli errori di sequenziamento.
I ricercatori di Einstein hanno utilizzato SCMDA per confrontare il panorama mutazionale delle cellule epiteliali polmonari normali (cioè le cellule che rivestono il polmone) di due tipi di persone: 14 non fumatori, di età compresa tra 11 e 86 anni e 19 fumatori, di età compresa tra 44 e 81 anni, che avevano fumato un massimo di 116 pack year. (Un pacchetto anno di fumo equivale a 1 pacchetto di sigarette fumate al giorno per un anno.)
Sebbene il rischio di cancro ai polmoni tra i fumatori dipenda dalla dose del fumo, non è noto se questo aumento del rischio rifletta un aumento del tasso di accumulo di mutazioni somatiche nelle cellule polmonari normali.
Uno studio condotto da scienziati dell'Albert Einstein College of Medicine e pubblicato da Nature Genetics suggerisce che alcuni fumatori potrebbero avere meccanismi robusti che li proteggono dal cancro ai polmoni limitando le mutazioni.
I risultati potrebbero aiutare a identificare quei fumatori che corrono un rischio maggiore per la malattia e quindi meritano un monitoraggio particolarmente attento.
«Questo potrebbe rivelarsi un passo importante verso la prevenzione e la diagnosi precoce del rischio di cancro ai polmoni e lontano dagli attuali sforzi erculei necessari per combattere la malattia in fase avanzata, dove si verifica la maggior parte delle spese sanitarie e della miseria», ha affermato il dottor Simon D. Spivack, M.D., M.P.H., co-autore senior dello studio, professore di medicina, di epidemiologia e salute della popolazione e di genetica all'Einstein, e pneumologo al Montefiore Health System ...
Foto destra: Il dottor Simon D. Spivack, M.D., M.P.H., co-autore senior dello studio, professore di medicina, di epidemiologia e salute della popolazione e di genetica all'Einstein, e pneumologo al Montefiore Health System. - Credit: Albert Einstein College of Medicine.
Foto sinistra: Il dottor Jan Vijg, Ph.D., co-senior autore e professore e cattedra di genetica, professore di oftalmologia e scienze visive. - Credit: Albert Einstein College of Medicine.
È stato a lungo ritenuto che il fumo porti al cancro del polmone innescando mutazioni del DNA nelle cellule polmonari normali. «Ma ciò non potrebbe mai essere dimostrato fino al nostro studio, dal momento che non c'era modo di quantificare accuratamente le mutazioni nelle cellule normali», ha affermato il dottor Jan Vijg, Ph.D., co-senior autore e professore e cattedra di genetica, professore di oftalmologia e scienze visive, e la Lola e Saul Kramer Chair in Molecular Genetics presso Einstein (anche presso il Center for Single-Cell Omics, Jiaotong University School of Medicine in Shanghai, Cina). Il Dr. Vijg ha superato questo ostacolo alcuni anni fa sviluppando un metodo migliorato per sequenziare l'intero genoma delle singole cellule.
I metodi di sequenziamento dell'intero genoma a cellula singola possono introdurre errori di sequenziamento difficili da distinguere dalle vere mutazioni, un grave difetto quando si analizzano cellule contenenti mutazioni rare e casuali. Il Dr. Vijg ha risolto questo problema sviluppando una nuova tecnica di sequenziamento chiamata amplificazione a spostamento multiplo a cellula singola (SCMDA). Come riportato in Nature Methods nel 2017, questo metodo tiene conto e riduce gli errori di sequenziamento.
I ricercatori di Einstein hanno utilizzato SCMDA per confrontare il panorama mutazionale delle cellule epiteliali polmonari normali (cioè le cellule che rivestono il polmone) di due tipi di persone: 14 non fumatori, di età compresa tra 11 e 86 anni e 19 fumatori, di età compresa tra 44 e 81 anni, che avevano fumato un massimo di 116 pack year. (Un pacchetto anno di fumo equivale a 1 pacchetto di sigarette fumate al giorno per un anno.)
Le cellule sono state raccolte da pazienti sottoposti a broncoscopia per test diagnostici non correlati al cancro. «Queste cellule polmonari sopravvivono per anni, persino decenni, e quindi possono accumulare mutazioni sia con l'età che con il fumo», ha affermato il dott. Spivack. «Di tutti i tipi di cellule del polmone, questi sono tra i più probabili di diventare cancerosi».
Mutazioni causate dal fumo
I ricercatori hanno scoperto che le mutazioni (varianti a singolo nucleotide e piccole inserzioni e delezioni) si accumulavano nelle cellule polmonari dei non fumatori con l'età e che nelle cellule polmonari dei fumatori venivano trovate molte più mutazioni. «Questo conferma sperimentalmente che il fumo aumenta il rischio di cancro ai polmoni aumentando la frequenza delle mutazioni, come precedentemente ipotizzato», ha affermato il dottor Spivack. «Questo è probabilmente uno dei motivi per cui così pochi non fumatori si ammalano di cancro ai polmoni, mentre dal 10% al 20% dei fumatori per tutta la vita lo fa».
Un altro risultato dello studio: il numero di mutazioni cellulari rilevate nelle cellule polmonari è aumentato in linea retta con il numero di anni di fumo e, presumibilmente, è aumentato anche il rischio di cancro ai polmoni. Ma è interessante notare che l'aumento delle mutazioni cellulari si è fermato dopo 23 anni di esposizione.
«I fumatori più accaniti non avevano il carico di mutazione più elevato», ha affermato il dott. Spivack. «I nostri dati suggeriscono che questi individui potrebbero essere sopravvissuti così a lungo nonostante il loro forte fumo perché sono riusciti a sopprimere l'ulteriore accumulo di mutazioni. Questo livellamento delle mutazioni potrebbe derivare dal fatto che queste persone hanno sistemi molto competenti per riparare i danni al DNA o disintossicare il fumo di sigaretta».
La scoperta ha portato a una nuova direzione di ricerca. «Ora desideriamo sviluppare nuovi test in grado di misurare la capacità di una persona di riparare o disintossicare il DNA, che potrebbero offrire un nuovo modo per valutare il rischio di cancro ai polmoni», ha affermato il dottor Vijg.
Lo studio è intitolato “Single-cell analysis of somatic mutations in human bronchial epithelial cells in relation to aging and smoking”.
Altri autori di Einstein includono: Zhenqiu Huang, Ph.D., Shixiang Sun, Ph.D., Moonsook Lee, MS, Yakov Peter, Ph.D., Ali Sadoughi, MD, Chirag Shah, MD e Kenny Ye, Ph.D. D., Miao Shi, Ph.D., Spencer Waldman, BS, Ava Marsh, BA, Taha Siddiqui, MBBS, Alexander Y. Maslov, MD, Ph.D. (anche alla Voronezh State University of Engineering Technology, Voronezh, Russia) e Xiao Dong, Ph.D. (anche presso l'Università del Minnesota, Minneapolis MN).
Questo studio è stato sostenuto da sovvenzioni del National Institutes of Health (U01 ES029519-01, U01HL145560, AG017242 e AG056278).
Albert Einstein College of Medicine è uno dei principali centri della nazione per la ricerca, l'educazione medica e l'indagine clinica.
Durante l'anno accademico 2021-22, Einstein ospita 732 studenti di medicina, 190 dottorandi. Studenti, 120 studenti del ciclo combinato MD/Ph.D. programma e circa 250 assegnisti di ricerca post-dottorato.
Il College of Medicine ha più di 1.900 docenti a tempo pieno situati nel campus principale e nelle sue affiliate cliniche. Nel 2021, Einstein ha ricevuto premi per oltre 185 milioni di dollari dal National Institutes of Health.
Ciò include il finanziamento di importanti centri di ricerca presso Einstein in cancro, invecchiamento, disturbi dello sviluppo intellettuale, diabete, ricerca clinica e traslazionale, malattie del fegato e AIDS.
Altre aree in cui il College of Medicine sta concentrando i suoi sforzi includono la ricerca sullo sviluppo del cervello, le neuroscienze, le malattie cardiache e le iniziative per ridurre ed eliminare le disparità di salute etniche e razziali. La sua partnership con Montefiore, l'ospedale universitario e centro medico accademico per Einstein, fa avanzare la ricerca clinica e traslazionale per accelerare il ritmo con cui le nuove scoperte diventano i trattamenti e le terapie a beneficio dei pazienti.
Montefiore Health System è uno dei principali sistemi sanitari accademici di New York ed è un leader riconosciuto nella fornitura di qualità eccezionale e assistenza responsabile personalizzata a circa tre milioni di persone nelle comunità del Bronx, Westchester e della Hudson Valley. È composto da 10 ospedali, tra cui il Children's Hospital di Montefiore, il Burke Rehabilitation Hospital e più di 200 centri di assistenza ambulatoriale. La ricerca clinica e traslazionale avanzata presso la sua scuola di medicina, l'Albert Einstein College of Medicine, informa direttamente la cura del paziente e migliora i risultati.
Dai Centri di Eccellenza Montefiore-Einstein specializzati in cancro, cardiologia e cure vascolari, pediatria e trapianti, al suo programma sanitario scolastico preminente, Montefiore è un sistema di erogazione di assistenza sanitaria completamente integrato che fornisce coordinato, assistenza completa ai pazienti e alle loro famiglie.
Fonte: www.ecplanet.org
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