Tutti gli esseri viventi presentano come unità fondamentale la cellula, struttura organizzata e funzionale in cui sono racchiuse le informazioni necessarie per lo sviluppo dell’organismo. Talvolta le cellule possono subire danni che alterano il loro stato o che causano problematiche gravi, come la trasformazione da cellula normale a cellula tumorale. In questo articolo esamineremo primariamente il meccansimo fisiologico dell’omeostasi tissutale, per poi descrivere la nascita di una cellula tumorale (cancerogenesi e mutazioni) e le differenze che vi sono tra una cellula sana ed una tumorale.
Indice
La replicazione cellulare nei tessuti sani
L’omeostasi tissutale è il processo che garantisce il controllo della popolazione cellulare in base alle necessità del tessuto stesso, tramite regolazione della moltiplicazione cellulare e della morte programmata (apoptosi). Il controllo di questi processi a livello tissutale è fondamentale in quanto garantisce rinnovamento, prevenzione ed eliminazione di eventuali cellule non funzionanti o dannose.
Il controllo della replicazione cellulare è fondamentale in quanto le cellule non possono replicarsi illimitatamente e autonomamente, ma devono dipendere da segnali precisi per garantire un costante equilibrio nel tessuto e prevenire eventi dannosi. Questo controllo consente la replicazione solo delle cellule idonee per un periodo di tempo definito, in modo tale da ridurre la probabilità di creare danni nel genoma, a cui potrebbero seguire eventi dannosi (come la formazione di cellule tumorali).
Cosa è la cancerogenesi?
La cancerogenesi è il processo multistep che determina lo sviluppo delle cellule tumorali. Questo evento si verifica quanto le cellule sane accumulando danni al DNA, che possono alterare i loro processi fisiologici fino a trasformarle in cellule tumorali. Infatti, queste ultime sono cellule in cui alcuni meccanismi sono variati, come ad esempio la regolazione e il controllo del ciclo cellulare e dell’apoptosi. La cancerogenesi può essere schematizzabile in tre stadi:
- iniziazione: nonchè il primo evento in cui si accumulano mutazioni nel DNA che alterano la cellula;
- promozione: interazione con un agente promotore che spinge le cellule mutata a proliferare, generando cloni alterati;
- progressione: processo in cui le cellule aumentano l’instabilità genomica e acquisiscono caratteristiche di malignità.
La cancerogenesi prevede una serie di step consequenziali e casuali, come l’esposizione ad agenti mutageni e poi la successiva esposizione ad agenti promotori. Infatti nel processo di cancerogenesi, il tumore non si sviluppa se non si ha l’esposizione all’agente promotore ed il periodo che incorre tra uno step e l’altro può essere variabile. Per questo motivo l’insorgenza del tumore, escludendo tumori ereditari, non è definibile e può essere variabile ma soprattutto casuale.
Mutazioni nei geni protoncogeni e oncosopressori
La replicazione del materiale genetico è un processo delicato in cui è importante che non si verifichino errori che possano alterare l’informazione genetica. Questi errori, noti come mutazioni, possono essere più o meno gravi, in base alla posizione nel genoma della mutazione.
Nel nostro DNA i geni che si occupano della regolazione del ciclo cellulare sono i protoncogeni e gli oncosopressori. I protoncogeni si occupano di produrre proteine che regolano e stimolano positivamente il ciclo cellulare, promuovendo la divisione delle cellule. Gli oncosopressori, invece, si occupano del blocco del ciclo cellulare. Se le mutazioni colpiscono questi geni, il controlo del ciclo cellulare è alterato: infatti i geni protoncogeni, se mutati, ovviano ai meccanismi inibitori. Mentre le mutazioni nei geni oncosopressori determinano un blocco dei segnali inibitori, facendo si che la cellula entri sempre nel ciclo di divisione. L’alterazione di questi geni è caratteristica della trasformazione di una cellula sana in cellula tumorale.
L’insorgenza delle mutazioni a livello degli oncosoppressori risulta più difficile in quanto per poter perdere l’effetto freno dei prodotti degli oncosoppressori, devono essere mutati entrambi gli alleli del gene. Di conseguenza è necessario un lasso di tempo maggiore, ammenoché non si erediti una mutazione in un allele del gene.
Il processo di cancerogenesi quindi si origina con l’accumulo di mutazioni a livello di regioni importanti, come i geni proto oncogeni ed oncosoppressori, oppure nelle regioni per i meccanismi che riparano il DNA o nei geni che regolano l’apoptosi. L’accumulo delle mutazioni può richiedere un tempo variabile, ma l’avanzare dell’età rende meno efficiente il meccanismo della riparazione del DNA, aumentando la probabilità di accumulo di errore.
Come si generano le mutazioni?
Le mutazioni possono avere origine ereditaria (rari casi) oppure essere favorite da agenti mutageni. Le mutazioni che si sviluppano nel corso della vita dell’individuo colpiscono le cellule somatiche e, spesso, sono causate proprio dagli agenti mutageni. Mentre le mutazioni che colpiscono le cellule germinali sono di tipo ereditario, dunque sono trasmesse al feto.
Lo sviluppo di una cellula tumorale è un percorso complesso che origina dall’accumulo nell’organismo delle mutazioni. In tal senso, la presenza di mutazioni ereditarie aumenta la probabilità dell’insorgenza di un tumore in quanto una mutazione su un allele del gene è già presente, e nel corso della vita si può sviluppare una mutazione poi sull’altro allele. Tra le mutazioni ereditarie più note che possono aumentare la possibilità di incorrere in un tumore vi sono quelle associate ai geni BRCA1 e BRCA2 (geni oncosoppressori), che risultano aumentare il rischio di tumore al seno e all’ovaio, oppure al gene APC (oncosoppressore) associato con l’insorgenza del tumore colon-retto.
Le mutazioni somatiche possono insorgere da agenti mutageni di vario tipo come fisici (es. raggi X o raggi UV), chimici (es. prodotti di combustione o metalli pesanti) o biologici (es. virus HPV).
Gli agenti mutageni rientrano all’interno degli agenti cancerogeni, ma hanno differenze sostanziali: i primi sono in grado di provocare mutazioni nel DNA, senza indurre la cellula sana a diventare cellula tumorale; i secondi sono promotori (seconda fase della cancerogenesi), in quanto inducono la cellula mutata a moltiplicarsi, generando i cloni mutati. La replicazione di questi cloni permette la progressione (terza fase della cancerogenesi), che determina la formazione della massa tumorale. I cancerogeni possono essere anch’essi di tipo chimico, fisico o biologico.
Differenze tra cellula normale e cellula tumorale
Le cellule tumorali assumono caratteristiche necessarie per consentire lo sviluppo del tumore ed eludere i meccanismi di controllo cellulare. Le cellule tumorali presentano differenze sostanziali con le cellule normali. Le caratteristiche (note come hallmarks of cancer) sono riportate di seguito:
- capacità replicativa incontrollata
- immortalità replicativa
- blocco dei sistemi di morte programmata
- insensibilità ai segnali di blocco
- angiogenesi sostenuta (formazione di nuovi vasi)
- capacità di migrare in altri tessuti
- riprogrammazione del metabolismo verso la glicolisi
- instabilità genomica
- elude le risposte immunitatie
- infiammazione tumorale
[Fonte: Douglas et al., 2011]
Conclusioni
La nascita delle cellule tumorali rappresenta un processo casuale e variabile, che origina dall’accumulo di svariate mutazioni (ereditarie o causate da agenti mutageni). La presenza delle mutazioni aumenta la probabilità dell’insorgenza del tumore, in quanto l’esposizione ad agenti cancerogeni favorisce il processo di espansione tumorale. Sebbene l’insorgenza del tumore può nascere da molteplici fattori casuali, è importante cercare di prevenire questo processo, riducendo la probabilità di contatto con agenti mutageni e cancerogeni. In questo modo la probabilità che il DNA possa mutare è ridotta, sebbene le mutazioni possono incorrere anche per errori casuali del complesso replicativo cellulare.
Fonti
- https://www.airc.it/cancro/informazioni-tumori/cose-il-cancro/come-nasce-un-tumore
- https://www.msdmanuals.com/it/professionale/ematologia-e-oncologia/panoramica-sui-tumori/basi-cellulari-e-molecolari-dei-tumori
- Siddiqui, I. A., Sanna, V., Ahmad, N., Sechi, M., & Mukhtar, H. (2015). Resveratrol nanoformulation for cancer prevention and therapy. Annals of the New York Academy of Sciences, 1348(1), 20–31.
- Hanahan, D., & Weinberg, R. A. (2011). Hallmarks of cancer: The next generation. Cell, 144(5), 646–674.
- Seno, M. (2025). A landscape of cancer initiation and cancer stem cells. Cancers, 17(203).
- https://www.cancerresearchuk.org/about-cancer/what-is-cancer/genes-dna-and-cancer
Fonti immagini
- Immagine in evidenza: https://images.news18.com/ibnlive/uploads/2023/02/shutterstock_659631763-167557052416×9.jpg
- Figura 1: Siddiqui, I. A., Sanna, V., Ahmad, N., Sechi, M., & Mukhtar, H. (2015). Resveratrol nanoformulation for cancer prevention and therapy. Annals of the New York Academy of Sciences, 1348(1), 20–31.
- Figura 2: Hanahan, D., & Weinberg, R. A. (2011). Hallmarks of cancer: The next generation. Cell, 144(5), 646–674.