I tumori hanno una loro storia evolutiva

Un'analisi su vasta scala della storia evolutiva dei tumori rivela che le mutazioni cancerogene si verificano decenni prima della diagnosi.

I ricercatori dell'Istituto europeo di bioinformatica dell'EMBL (EMBL-EBI) e del Francis Crick Institute hanno analizzato l'intero genoma di oltre 2600 tumori di 38 diversi tipi di cancro per determinare la cronologia dei cambiamenti genomici durante lo sviluppo del cancro.

Il cancro si verifica come parte di un processo permanente nel quale il nostro genoma cambia nel tempo. Con l'avanzare dell'età, le nostre cellule non possono mantenere l'integrità del genoma dopo la divisione cellulare senza commettere errori (mutazioni). Questo processo può essere accelerato da varie predisposizioni genetiche e fattori ambientali, come il fumo. Nel corso della nostra vita queste mutazioni si accumulano e le cellule possono essere programmate male, portando al cancro.

Gli scienziati hanno pubblicato le loro ricerche su Nature (1) nell'ambito di una collaborazione internazionale di oltre 1300 scienziati noti come Pan-Cancer e The Cancer Genome Atlas (ICGC). (2) Il progetto mira a identificare e catalogare i modelli sottostanti di mutazione che danno origine a molti diversi tipi di cancro. L'accesso a questa risorsa ha implicazioni significative per aiutare a comprendere la progressione del tumore, nonché per aprire possibilità di diagnosi precoce e intervento clinico.

Calibrazione dell'orologio molecolare del cancro

«Siamo in grado di mappare le mutazioni puntuali che insorgono durante il normale invecchiamento per creare un orologio molecolare per il genoma umano, simile al monitoraggio degli anelli di un albero», afferma Moritz Gerstung, (3) Group Leader presso EMBL-EBI. «Questo ci fornisce un metro per stimare l'età di alcune alterazioni osservate nel cancro e per misurare quanto è progredito un tumore.»

I ricercatori hanno utilizzato i dati del progetto Pan-Cancer e The Cancer Genome Atlas (ICGC) per creare linee temporali di sviluppo del tumore per diversi tipi di cancro tra cui il glioblastoma e l'adenocarcinoma colorettale e ovarico. I loro risultati suggeriscono che lo sviluppo del tumore può estendersi per l'intera vita di un individuo, quindi le mutazioni che avviano la progressione del cancro possono insorgere decenni prima della diagnosi.

«Abbiamo osservato che i cambiamenti nella conta dei cromosomi all'interno delle cellule tumorali si verificano in genere in ritardo durante l'evoluzione del tumore. Tuttavia, in alcuni casi, come nei tumori multiforme glioblastoma, questi cambiamenti possono verificarsi decenni prima della diagnosi», afferma Stefan Dentro, (4) borsista postdottorato presso EMBL-EBI. «In genere, le cellule non sopravvivono a lungo con un numero dispari di cromosomi, ma in qualche modo queste cellule lo fanno; forse fondando un tumore che viene rilevato molti anni dopo.»

Verso una diagnosi precoce del cancro

«Abbiamo sviluppato le prime linee temporali delle mutazioni genetiche attraverso lo spettro dei tipi di cancro», afferma Peter Van Loo, (5) co-autore principale e capogruppo del Cancer Genomics Laboratory presso il Francis Crick Institute. «Per più di 30 tumori, ora sappiamo quali specifici cambiamenti genetici potrebbero verificarsi e quando è probabile che si verifichino. Sbloccare questi schemi significa che ora si potrebbero ipotizzare lo sviluppo di nuovi test diagnostici che rilevano i segni del cancro molto prima.»

Comprendere la sequenza e la cronologia delle mutazioni, che portano al cancro, può aiutare a chiarire i meccanismi di sviluppo del cancro, che altrimenti sembrano contorti a causa della presenza di molte alterazioni nelle cellule tumorali finali. Essere in grado di determinare se una mutazione si verifica in genere all'inizio o alla fine durante la progressione del cancro può anche aiutare a guidare la diagnosi precoce. Ciò consentirebbe di definire le serie di alterazioni da sottoporre a screening, per rilevare cellule precancerose in diversi stadi di trasformazione.

«In larga misura, lo sviluppo del cancro è una sfortunata conseguenza del normale invecchiamento delle nostre cellule», afferma Moritz Gerstung. «Comprendere la progressione molecolare della malattia è il primo passo verso l'identificazione di obiettivi per la diagnosi precoce e forse il trattamento. L'osservazione che molte alterazioni genetiche erano già presenti anni prima della diagnosi del cancro offre una opportunità per rilevare le cellule aberranti prima che diventino completamente maligne.»

Il progetto Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes è una collaborazione che coinvolge oltre 1300 scienziati e clinici di 37 paesi. Ha comportato l'analisi di oltre 2600 genomi di 38 diversi tipi di tumore, creando un'enorme risorsa di genomi di cancro primari. Questo è stato il punto di partenza per 16 gruppi di lavoro per studiare molteplici aspetti dello sviluppo, della causa, della progressione e della classificazione del cancro.

Riferimenti:

(1) The evolutionary history of 2,658 cancers

(2) PCAWG - Pancancer Analysis of Whole Genomes

(3) Moritz Gerstung

(4) Stefan Dentro

(5) Peter Van Loo

Descrizione foto: Interpretazione dell'artista di individuare l'inizio della progressione del cancro. - Credit: Spencer Phillips/EMBL-EBI (CC 3.0).

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Cancer mutations occur decades before diagnosis