DNA methylation profiling reveals novel rhabdomyosarcoma subsets with distinct histologic, genetic and clinical properties

Il cancro è spesso considerato una singola malattia che colpisce un organo specifico, ma in realtà è una collezione di molte malattie diverse che per caso condividono lo stesso nome. All'interno della famiglia dei tumori infantili, esiste un gruppo di tumori chiamato rabdomiosarcoma. Questi tumori originano da cellule destinate a diventare muscolo scheletrico, le quali però non riescono a maturare e invece crescono in modo incontrollato. Per decenni, i medici hanno suddiviso questi tumori in due grandi categorie basandosi sul loro aspetto al microscopio: un tipo assomiglia al muscolo in via di sviluppo di un embrione, e l'altro assomiglia a un muscolo più strutturato, di tipo adulto. Questa classificazione visiva ha guidato il trattamento per anni, ma non sempre ha predetto come un bambino si sarebbe evoluto. Alcuni bambini con tumori dall'aspetto identico hanno risposto in modo molto diverso alla terapia, suggerendo che l'aspetto visivo nasconda differenze biologiche più profonde. Gli scienziati sospettavano da tempo che le istruzioni all'interno delle cellule, specificamente come i geni vengono accesi o spenti senza cambiare il codice del DNA stesso, potessero detenere la chiave per comprendere queste differenze.

Un team di ricercatori si è recentemente posto l'obiettivo di guardare oltre l'aspetto superficiale di questi tumori ed esaminare invece le loro impronte chimiche. Si sono concentrati su un processo chiamato metilazione del DNA, che agisce come un insieme di post-it applicati sul codice genetico. Questi post-it dicono alla cellula quali geni utilizzare e quali ignorare, definendo di fatto che tipo di cellula sia. Mappando questi pattern attraverso centinaia di campioni tumorali, i ricercatori hanno scoperto che il vecchio sistema a due categorie era troppo semplice. La loro analisi ha rivelato che il rabdomiosarcoma è in realtà una famiglia di almeno sette sottotipi distinti, ognuno con il proprio patrimonio genetico unico, la propria storia e il proprio probabile esito. Questa scoperta suggerisce che l'attuale modo di diagnosticare questi tumori trascuri dettagli critici che potrebbero cambiare il modo in cui i medici tratteranno i bambini in futuro.

Lo studio è iniziato con una vasta collezione di campioni tumorali, per un totale di 395 casi provenienti da due grandi gruppi di pazienti. I ricercatori hanno utilizzato uno scanner ad alta tecnologia per leggere i pattern di metilazione attraverso l'intero genoma di ciascun tumore. Quando hanno disposto questi pattern fianco a fianco, i tumori si sono naturalmente raggruppati in cluster, in modo simile a come le persone potrebbero raggrupparsi per accento o dialetto durante un grande incontro. La prima grande divisione ha separato i tumori in due ampie categorie: quelli che portano una specifica fusione genica, dove due geni si sono fusi insieme per creare un nuovo e potente motore del cancro, e quelli che non la portano. Questa divisione corrispondeva alla nota distinzione tra tumori fusion-positivi e fusion-negativi, ma la vera sorpresa è arrivata quando i ricercatori hanno guardato più da vicino il gruppo privo della fusione.

All'interno del gruppo fusion-negativo, precedentemente considerato un tipo di tumore unico e uniforme, i dati hanno rivelato un panorama complesso di sottogruppi distinti. Un grande gruppo omogeneo si comportava esattamente come previsto, mostrando le caratteristiche tipiche dei tumori muscolari embrionali e rispondendo al trattamento in modo prevedibile. Tuttavia, l'altra metà di questo gruppo era un mosaico di diverse realtà biologiche. Un piccolo cluster conteneva tumori con una specifica mutazione in un gene chiamato MYOD1, che era già stata vista in precedenza ma che ora era chiaramente definita come una categoria a sé stante. Un altro gruppo era particolarmente sorprendente: questi tumori apparivano come il tipo aggressivo e fusion-positivo al microscopio, pur mancando completamente del gene di fusione. Invece, questi tumori, che i ricercatori hanno chiamato gruppo AFN, presentavano amplificazioni di geni della famiglia MYC, un insieme di geni noti per guidare una rapida crescita cellulare. Questo gruppo ha dimostrato che un tumore può essere biologicamente aggressivo e avere l'aspetto del tipo ad alto rischio senza possedere il gene di fusione specifico che solitamente lo definisce.

I ricercatori hanno anche identificato un gruppo di tumori che apparivano come il comune tipo embrionale ma erano biologicamente diversi. Questi tumori, riscontrati in bambini più piccoli, presentavano meno mutazioni nelle vie che solitamente guidano la crescita del cancro e mostravano una maggiore frequenza di un'amplificazione genica specifica chiamata MDM2. Forse più importante, hanno trovato un gruppo di campioni che non rientrava affatto nel modello del rabdomiosarcoma. Questi campioni si sono rivelati essere un mix di altri tumori rari o tumori pesantemente contaminati da cellule sane e normali, rendendoli difficili da classificare. Separando questi elementi, i ricercatori hanno chiarito che ciò che un tempo era considerato una singola e disordinata categoria era in realtà una collezione di malattie diverse che erano state accorpate.

Lo studio ha anche esaminato come questi nuovi gruppi si relazionassero alla sopravvivenza del paziente. I risultati hanno mostrato che i diversi sottogruppi avevano storie molto diverse da raccontare. Il gruppo con la mutazione MYOD1 e il gruppo con caratteristiche aggressive ma privo di fusione presentavano entrambi esiti peggiori rispetto al gruppo standard. Al contrario, il gruppo di bambini più piccoli con il profilo genetico specifico del gruppo FN1/E non mostrava una differenza nella sopravvivenza rispetto al gruppo standard, suggerendo che gli attuali trattamenti potrebbero funzionare bene per loro nonostante la loro biologia unica. I ricercatori hanno notato che il gruppo con i tumori fusion-positivi mostrava anche una tendenza in cui un sottotipo specifico aveva esiti leggermente peggiori dell'altro, rafforzando l'idea che anche all'interno dei tipi noti ci sia spazio per distinzioni più fini.

Questo lavoro non cambia immediatamente il modo in cui i medici curano i pazienti in clinica, ma fornisce una mappa molto più chiara del territorio. Utilizzando la metilazione del DNA come guida, i ricercatori hanno dimostrato che il rabdomiosarcoma non è una singola malattia, ma una collezione di entità distinte. Hanno smentito l'idea che i tumori dall'aspetto aggressivo privi del gene di fusione fossero semplicemente versioni erroneamente diagnosticate del tipo comune; sono invece un'entità biologica unica guidata da forze genetiche differenti. Hanno anche dimostrato che il vecchio sistema di classificazione visiva, sebbene utile, non è abbastanza preciso da catturare l'immagine completa di questi tumori. I risultati suggeriscono che in futuro i medici potrebbero essere in grado di usare queste impronte chimiche per suddividere i bambini in gruppi più accurati, garantendo che coloro che presentano le forme più aggressive della malattia ricevano le cure più intensive, mentre quelli con forme meno aggressive siano risparmiati da una tossicità non necessaria. Lo studio conferma che guardare più a fondo nelle istruzioni molecolari di un tumore può rivelare verità che l'occhio nudo non può vedere, offrendo una strada verso una cura più personalizzata ed efficace per i bambini affetti da questa difficile malattia.