ESCRT-dependent YAP degradation by AKT blockade overcomes adaptive resistance to RAS(ON) inhibition in pancreatobiliary cancer

Le cellule cancerose sono maestri della sopravvivenza, costantemente impegnate a riconfigurare il proprio macchinario interno per sfuggire ai farmaci progettati per ucciderle. Nei tumori aggressivi del pancreas e delle vie biliari, una strategia comune di resistenza coinvolge una proteina chiamata YAP. Questa proteina agisce come un interruttore principale, attivando geni che aiutano il tumore a crescere e a ignorare i trattamenti. Per anni, gli scienziati hanno saputo che un'altra proteina, AKT, aiuta a mantenere YAP attiva, ma non comprendevano appieno l'intero quadro della loro interazione. La convinzione prevalente era che le cellule si sbarazzassero delle proteine indesiderate distruggendole in un centro di riciclaggio cellulare chiamato proteasoma. Tuttavia, questa visione lasciava una lacuna nella comprensione di come fermare permanentemente YAP quando le cellule cancerose decidono di combattere.

Un team di ricercatori della Mayo Clinic ha ora scoperto un percorso diverso e nascosto che le cellule utilizzano per distruggere YAP, e ha trovato un modo per costringere le cellule cancerose a usarlo. Bloccando la proteina AKT con un farmaco già approvato per il tumore al seno, hanno scoperto che le cellule cancerose non si limitano a smettere di produrre YAP; esse indirizzano attivamente la proteina esistente verso un sistema di smaltimento differente, il lisosoma, dove viene sciolta. Questa scoperta è significativa perché rivela una nuova vulnerabilità nel modo in cui questi tumori mortali sopravvivono. I ricercatori hanno dimostrato che combinare questo bloccante di AKT con un farmaco che bersaglia la proteina RAS, un comune driver di questi tumori, potrebbe superare la resistenza che di solito impedisce al trattamento di funzionare. In modelli di laboratorio, questa combinazione non ha solo rallentato la crescita dei tumori; ha portato a una quasi completa risoluzione del tumore in quattro topi su sei in un modello ortotopico specifico.

Lo studio è iniziato analizzando le complesse reti di segnalazione all'interno dei tumori delle vie biliari umani. I ricercatori hanno analizzato l'attività di centinaia di diversi enzimi, noti come chinasi, che agiscono come messaggeri interni della cellula. Hanno scoperto che AKT era uno dei driver più attivi e importanti in questi tumori. Quando hanno trattato le cellule cancerose in una capsula con capivasertib, un farmaco che blocca AKT, si aspettavano che le cellule smettessero semplicemente di crescere. Inveve, hanno osservato qualcosa di sorprendente: i livelli della proteina YAP sono diminuiti drasticamente entro poche ore. Questo non era dovuto al fatto che le cellule avessero smesso di produrre la proteina; le istruzioni per produrla erano ancora presenti. La proteina stessa veniva distrutta.

Per capire come avvenisse questa distruzione, il team ha esaminato il macchinario cellulare responsabile della degradazione delle proteine. Hanno prima controllato il proteasoma, lo sminuzzatore standard della cellula per le proteine indesiderate. Hanno scoperto che il blocco del proteasoma non interrompeva la perdita di YAP, provando che questo non era il normale percorso di smaltimento. Al contrario, le prove indicavano il lisosoma, una parte diversa della cellula che digerisce i materiali utilizzando enzimi potenti. Quando i ricerci hanno utilizzato farmaci per bloccare il lisosoma, la proteina YAP è rimasta intatta, confermando che la cellula stava indirizzando YAP verso questo specifico sistema digestivo per la distruzione.

I ricercatori hanno poi identificato la guida specifica che dirige YAP verso questo cestino dei rifiuti lisosomiale. Hanno scoperto che una proteina chiamata AMOTL2 agisce come ponte essenziale. In condizioni normali, la proteina attiva AKT tiene sotto controllo AMOTL2, impedendogli di afferrare YAP. Quando i ricercatori hanno bloccato AKT, AMOTL2 è stato rilasciato e si è immediatamente legato a YAP, accompagnandolo al lisosoma. Per dimostrare che questo era il passaggio critico, hanno rimosso il gene per AMOTL2 dalle cellule cancerose. Senza questa guida, le cellule non potevano più distruggere YAP, anche con il blocco di AKT. Ciò ha confermato che AMOTL2 è la chiave necessaria che sblocca la porta della distruzione di YAP.

Questo meccanismo ha offerto una nuova e potente strategia per trattare i tumori che sono diventati resistenti alle terapie standard. I ricercatori sapevano che molti di questi tumori finiscono per non rispondere più ai farmaci che bersagliano la proteina RAS, una mutazione comune in questi tumori. Sospettavano che questa resistenza fosse guidata da YAP, che interviene per mantenere in vita le cellule. Hanno testato questo sospetto creando cellule cancerose che avevano imparato a ignorare un potente farmaco che blocca RAS. Queste cellule resistenti mostravano alti livelli di AKT attiva e bassi livelli di fosforilazione di YAP, un tag chimico che solitamente marca le proteine per la distruzione. Quando hanno trattato queste cellule resistenti con il bloccante di AKT, le cellule sono diventate altamente sensibili al farmaco e la proteina YAP è stata rapidamente degradata.

I risultati più convincenti sono arrivati dal test di questo approccio in animali viventi. I ricercatori hanno utilizzato un modello murino che imita da vicino il tumore delle vie biliari, facendo crescere i tumori direttamente nel fegato. Hanno trattato i topi con il farmanco che blocca RAS da solo, con il farmaco che blocca AKT da solo, o con una combinazione di entrambi. I topi che ricevevano solo il farmaco RAS vedevano crescere i propri tumori e la maggior parte non sopravviveva a lungo. I topi che ricevevano solo il farmaco AKT avevano un certo beneficio, ma i tumori persistevano. Tuttavia, i topi che ricevevano entrambi i farmaci insieme mostravano una risposta drammatica. Nel gruppo trattato con la combinazione, quattro topi su sei erano ancora vivi alla fine dello studio, mentre solo uno su sei è sopravvissuto nel gruppo trattato con il solo farmaco RAS. In questi animali sopravvissuti, i tumori erano quasi scomparsi, lasciando spazio a tessuto epatico sano.

Per vedere se questa scoperta fosse rilevante per i pazienti umani, il team ha esaminato i dati di ampi gruppi di persone con tumore delle vie biliari. Hanno scoperto che i pazienti i cui tumori presentavano alti livelli del macchinario necessario per questo sistema di smaltimento lisosomiale, specificamente una componente chiamata PDCD6IP, avevano una prognosi peggiore. Ciò suggerisce che, sebbene questi tumori siano aggressivi, sono anche predisposti a essere vulnerabili alla strategia di blocco di AKT. I ricercatori hanno proposto che lo stesso macchinario che rende questi tumori pericolosi potrebbe essere usato contro di essi. Se un tumore ha un alto livello di questo sistema di smaltimento, il blocco di AKT potrebbe innescare una massiccia pulizia autodistruttiva della proteina YAP, disarmando efficacementamente la resistenza del cancro.

Lo studio ha anche chiarito cosa non accade. I ricercatori hanno esplicitamente dimostrato che la distruzione di YAP non dipende dal processo di autofagia cellulare, un altro metodo di auto-pulizia che alcuni altri studi avevano suggerito. Hanno anche escluso l'idea che il farmaco semplicemente impedisca alla cellula di produrre nuova YAP; la proteina era già presente e veniva attivamente rimossa. I risultati forniscono una mappa chiara e passo dopo passo di un nuovo processo biologico: il blocco di AKT rilascia un freno su AMOTL2, che poi guida YAP al lisosoma per la distruzione.

Questo lavoro va oltre la semplice osservazione che un farmaco funzioni; spiega il meccanismo fisico di come la cellula cancerosa venga smantellata. Identificando la proteina guida specifica e la via di smaltimento, i ricercatori hanno aperto una nuova strada per la terapia combinata. I risultati suggeriscono che, per i pazienti affetti da questi tumori difficili da trattare, l'aggiunta di un bloccante di AKT alle terapie esistenti potrebbe prevenire l'adattamento e la sopravvivenza del tumore. Lo studio conclude che questo percorso endogeno di distruzione proteica è un bersaglio reale e azionabile che potrebbe aiutare a superare la resistenza adattiva che da tempo limita il successo della terapia oncologica nel pancreas e nelle vie biliari.