Cancer-associated nucleolar morphological changes coincide with altered subcompartment organization and accelerated nascent rRNA trafficking in breast cancer cells
Questo studio dimostra che le cellule del carcinoma mammario esibiscono alterazioni nucleolari morfologiche, spaziali e dinamiche integrate, caratterizzate da un traffico di rRNA accelerato, che possono essere rimodellate reversibilmente verso un profilo normale attraverso specifiche perturbazioni farmacologiche o fisico-chimiche.
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All'interno del nucleo di ogni cellula vivente si trova una piccola struttura densa chiamata nucleolo. Non è un organello separato con una parete membranosa, ma piuttosto un denso ammasso di molecole che si forma naturalmente, proprio come una goccia d'olio che si separa dall'acqua. Questo ammasso funge da fabbrica, producendo freneticamente i componenti necessari per costruire i ribosomi, le minuscole macchine che sintetizzano le proteine. Poiché le cellule hanno bisogno di enormi quantità di proteine per crescere e dividersi, il nucleolo è un hub critico per la vita. Nelle cellule sane, questa fabbrica ha una forma e una disposizione interna specifica che le consente di lavorare in modo efficiente. Tuttavia, nel cancro, questa struttura spesso cambia. Diventa più grande, più irregolare e la sua organizzazione interna si sposta. Per decenni, gli scienziati hanno saputo che questi cambiamenti fisici avvengono nel cancro, ma non hanno compreso appieno come la forma della fabbrica, le sue stanze interne e la velocità con cui muove i suoi prodotti siano collegati.
Un team di ricercatori dell'Università di Hiroshima si è posto l'obiettivo di mappare queste connessioni nel cancro al seno. Hanno confrontato due tipi di cellule: cellule mammarie normali che non causano il cancro e cellule di cancro al seno aggressive. Utilizzando tecniche di imaging avanzate per osservare le cellule in tempo reale, hanno scoperto che le cellule tumorali non erano solo più grandi; erano fondamentalmente riorganizzate. Nelle cellule normali, il pavimento della fabbrica aveva zone distinte dove avvenivano le diverse fasi della produzione. Nelle cellule tumorali, queste zone erano affollate e mescolate, e il movimento dei nuovi materiali attraverso la fabbrica era significamente più veloce. I ricercatori hanno scoperto che le cellule tumorali stavano affrettando il passaggio dei loro prodotti attraverso il sistema, una velocità che corrispondeva alla forma caotica ed ingrandita del nucleolo.
Per testare se questi cambiamenti fossero collegati, gli scienziati hanno trattato le cellule tumorali con un farmaco noto per rallentare la loro crescita. Mentre le cellule rispondevano al farmaco, i nucleoli non si sono limitati a rimpicciolirsi; hanno subito una completa trasformazione. Le zone interne si sono separate e si sono riorganizzate in modo più simile alle cellule normali, e il flusso di materiali è rallentato a un ritmo normale. Ciò ha suggerito che la forma, la disposizione e la velocità della fabbrica fossero tutti parte di un unico sistema coordinato. Quando i ricercatori hanno applicato uno stress fisico temporaneo alle cellule normali, imitando le condizioni delle cellule tumorali, i nucleoli normali hanno improvvisamente adottato le caratteristiche tipiche del cancro: sono diventati più grandi, le loro zone interne si sono mescolate e il traffico è accelerato. Fondamentalmente, quando lo stress è stato rimosso, le cellule normali sono tornate al loro stato originale.
Questa reversibilità è stata una scoperta chiave. Ha dimostrato che l'organizzazione simile al cancro non era uno stato permanente e rotto, ma una configurazione flessibile che poteva essere spostata avanti e indietro. Lo studio suggerisce che la natura aggressiva di queste cellule tumorali è sostenuta da una modalità operativa specifica e ad alta velocità all'interno del nucleolo. Collegando la forma fisica della struttura alla velocità del suo traffico interno, i ricercatori hanno fornito un nuovo modo di vedere il cancro. Hanno dimostrato che la malattia comporta una riorganizzazione ampia della fabbrica di produzione proteica della cellula, dove la disposizione e la velocità di lavoro sono strettamente accoppiate. Questa intuizione apre la porta alla comprensione di come questi profili distinti vengano stabiliti e mantenuti, e di come possano essere rimodellati per trattare la malattia.
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