La variante IDH1 R132H stimola la migrazione cellulare attraverso l’attivazione del pathway AKT-mTOR, ma sensibilizza le cellule al trattamento con 5-FU attraverso la riduzione dei livelli di NADPH e GSH
A cura della Dott.ssa Valeria Conti
Le mutazioni nei geni codificanti per gli enzimi isocitrato deidrogenasi (IDH1 e IDH2) sono frequenti nei pazienti affetti da glioma. L’IDH catalizza l’ossidazione dell’isocitrato ad α-chetoglutarato e allo stesso tempo, utilizzando NADP+ come cofattore, produce NADPH.
Le varianti di IDH1 sono particolarmente frequenti nei gliomi di grado II/III e nei glioblastomi secondari. La più comune di tali varianti è la gain-of-function R132H che porta alla riduzione dell’α-chetoglutarato a D-2-idrossichetoglutarato con consumo di NADPH causando anche una diminuzione dei livelli di glutatione ridotto (GSH).
É stato dimostrato che questa variante induce una significativa riduzione della proliferazione cellulare e cambi della morfologia e del pattern di migrazione in cellule di glioma della linea U87MG (Bralten LB et al. Ann Neurol 2011, 69(3):455–63). Una comprensione approfondita degli effetti  della mutazione IDH1 R132H sui meccanismi molecolari che regolano la proliferazione e la migrazione e quindi la patogenesi del glioma potrebbe generare ricadute molto importanti per lo sviluppo di nuove terapie antitumorali sempre più mirate.
 
Gli autori di questo studio hanno investigato il ruolo della variante IDH1 R132H nell’influenzare la proliferazione e la migrazione cellulare e il pathway AKT-mTOR attraverso la sua over-espressione e knocking down tramite silenziamento genico in cellule primarie di glioma (U87MG).
Inoltre, poiché era stato dimostrato che pazienti portatori della mutazione hanno livelli di NADPH più bassi dei wild type e mostrano una sopravvivenza maggiore, un obiettivo ulteriore è stato verificare se livelli ridotti di NADPH fossero associati a un aumento della sensibilità del tumore alla terapia antitumorale.
 
Le cellule U87MG sono state transfettate con un vettore plasmidico contenente la variante IDH1 R132H. Nelle U87MG sono stati eseguiti esperimenti di MTT, scratch repair assay e western blot per valutare rispettivamente l’influenza della variante sulla proliferazione e migrazione cellulare e sull’attivazione del pathway AKT-mTOR. Infine, i livelli di NADPH e GSH sono stati misurati per valutare l’effetto della variante sulla produzione di queste molecole antiossidanti.
 
L’over-espressione della mutazione IDH1 R132H riduceva la proliferazione delle cellule di glioma e ne aumentava il tasso di migrazione e invasione. I cloni cellulari mutanti mostravano anche un aumento significativo dell’attivazione del pathway AKT-mTOR, che gioca un ruolo cruciale nella regolazione della migrazione cellulare e dell’apoptosi.
Inoltre, la presenza della mutazione IDH1 R132H rendeva le cellule più sensibili al trattamento con 5-FU ed era associata a livelli ridotti di NADPH e GSH.
Gli esperimenti di knocking down con siRNA confermavano i risultati ottenuti tramite l’over-espressione della mutazione.
Gli effetti della variante sulla migrazione cellulare sono probabilmente dovuti all’induzione del pathway AKT-mTOR. Infatti, l’attivazione di AKT a sua volta attiva mTOR fattore coinvolto nella stimolazione della trascrizione genica e della traduzione di proteine regolatrici della sopravvivenza cellulare e dell’apoptosi.
Il pathway AKT-mTOR gioca un ruolo cruciale nella migrazione e invasione cellulare poiché controlla l’espressione e l’attivazione di diversi fattori coinvolti in questi processi, come l’isoforma endoteliale della sintasi dell’ossido nitrico e molecole di adesione come ICAM, catenina β e caderina E ed alcune metalloproteinasi. In questo studio, l’IDH1-siRNA, inibendo l’attivazione del segnale di AKT-mTOR, comportava una riduzione della migrazione cellulare.
Diversi studi avevano mostrato come la mutazione IDH1 R132H causasse cambi metabolici molto importanti nel grado di metilazione e di riparo del DNA. In particolare, Fonnet e collaboratori avevano dimostrato che campioni di glioma portatori della mutazione riducevano del 38% la capacità  di produrre NADPH, che insieme al GSH è un antiossidante molto importanti nel regolare lo stato redox della cellula.
 
Gli autori di questo studio hanno dimostrato che l’induzione dell’espressione della variante IDH1 R132H comportava una diminuzione dei livelli di NADPH and GSH rendendo le cellule di glioma più vulnerabili e quindi più sensibili al trattamento chemioterapico con 5-FU. Questi risultati sottolineano il ruolo del NADPH come antiossidante e come target terapeutico nelle linee tumorali di glioma che esprimono la mutazione IDH1 R132H o altre mutazioni da investigare in studi futuri.
 
In conclusione, questo studio ha confermato il ruolo della variante IDH1 R132H nell’attivare il pathway di AKT-mTOR e quindi nella stimolazione della migrazione e invasione cellulare, suggerendo un suo coinvolgimento nella patogenesi del glioma.
l’osservazione che la variante IDH1 R132H, influenzando lo stato redox, rende le cellule tumorali più sensibili al 5-FU rappresenta uno spunto molto interessante per guidare il clinico verso la scelta di un approccio terapeutico sempre più mirato.
 
Parole chiave: glioblastoma, 5-FU, NADPH, proliferazione cellulare, migrazione cellulare, apoptosi
 
Riferimento bibliografico
Zhu H et al. PLoS One 2017, 12(1): e0169038
Ultimo aggiornamento: 27.04.2017
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