Ο ρόλος της αυτοφαγίας και της λυσοσωμικής βιογένεσης στην ανταπόκριση των γλοιοβλαστωμάτων στην ακτινοθεραπεία
Authors: Μητράκας Αχιλλέας 
Published: September 2021

Το γλοιοβλάστωμα αποτελεί τον πιο συχνό τύπο καρκίνου του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος και έναν από τους πιο επιθετικούς τύπους καρκίνου που παρατηρούνται στον άνθρωπο. Η μέση επιβίωση των ασθενών με γλοιοβλάστωμα δεν ξεπερνά τους 12 μήνες ενώ σε κάποιες περιπτώσεις υπάρχουν ασθενείς που επιβιώνουν μέχρι και 2 έτη. Το κλασικό θεραπευτικό πρωτόκολλο περιλαμβάνει, αρχικά τη χειρουργική αφαίρεση του όγκου και στη συνέχεια την εφαρμογή ακτινοθεραπείας και χημειοθεραπείας. Ο μοναδικός χημειοθεραπευτικός παράγοντας που έχει αποδειχθεί αποτελεσματικός είναι η τεμοζολομίδη, αυξάνοντας τη μέση επιβίωση κατά 2,6 μήνες. Παρά τις προόδους που έχουν επιτελεστεί στον τομέα της θεραπείας του καρκίνου, η αύξηση της μέσης επιβίωσης δεν είναι ανάλογη στους ασθενείς με γλοιοβλάστωμα. Η ιδιαιτερότητα που εμφανίζει το γλοιοβλάστωμα εξαιτίας τόσο της φύσης του εγκεφάλου όσο και της απουσίας απόπτωσης από τα κύτταρα του γλοιοβλαστώματος έχουν εγείρει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας η οποία έχει πλέον στραφεί στη διερεύνηση διαφορετικών μονοπατιών με σκοπό την αύξηση της ευαισθησίας του γλοιοβλαστώματος στις υπάρχουσες θεραπευτικές μεθόδους. Η μελέτη των διαφόρων ενδοκυττάριων μονοπατιών αποτελεί το κλειδί όχι μόνο στην κατανόηση των ενδογενών διαφορών που εμφανίζουν τα καρκινικά κύτταρα έναντι των φυσιολογικών κυττάρων αλλά και τον τρόπο με τον οποίο επιδρούν σε αυτά τόσο η ακτινοθεραπεία όσο και χημειοθεραπεία.Τις τελευταίες δεκαετίες διάφορες μελέτες στράφηκαν σε μία εξαιρετικά σημαντική ενδοκυττάρια διαδικασία, την αυτοφαγία. Η αυτοφαγία αποτελεί ένα ιδιαιτέρως πολύπλοκο ενδοκυττάριο μονοπάτι το οποίο συμβάλλει αποτελεσματικά στη διατήρηση του ενεργειακού ισοζυγίου άρα και στην επιβίωση των κυττάρων που βρίσκονται σε δυσμενές για αυτά περιβάλλον. Αν και ο όρος αυτοφαγία περιλαμβάνει τρεις διαφορετικούς μηχανισμούς, την μακρο-αυτοφαγία, την μικρο-αυτοφαγία και την διαμεσολαβούμενη από σαπερόνες αυτοφαγία, ο όρος χρησιμοποιείται κυρίως για να περιγράψει την μακρο-αυτοφαγία. Η μακρο-αυτοφαγία αποτελεί μία διαδικασία κατά την οποία τα προς αποικοδόμηση κυτταροπλασματικά προϊόντα εγκολπώνονται σε κυστίδια που ονομάζονται αυτοφαγοσώματα και αποικοδομούνται μετά τη σύντηξη αυτών των κυστιδίων με τα λυσοσώματα τα οποία περιέχουν πρωτεολυτικά ένζυμα. Η αποικοδόμηση αυτή έχει ως αποτέλεσμα την ανακύκλωση των κυτταροπλασματικών προϊόντων.Διάφορες μελέτες συσχέτισαν την ακτινοβολία και την χημειοθεραπεία με τεμοζολομίδη με την αυτοφαγία στα καρκινικά κύτταρα παρέχοντας στις περισσότερες περιπτώσεις διφορούμενα αποτελέσματα καθώς σε ορισμένες από αυτές η καταστολή προκάλεσε την ευαισθητοποίηση των καρκινικών κυττάρων στην ακτινοβολία ή τη χημειοθεραπεία ενώ σε άλλες η ενίσχυση της αυτοφαγικής ροής είχε το ίδιο αποτέλεσμα. Τα διφορούμενα αυτά αποτελέσματα αντανακλούν την πολυπλοκότητα του μονοπατιού και πιθανόν σχετίζονται με την ανάπτυξη διαφορετικών τύπων αυτοφαγικού θανάτου στο κύτταρο.Στην παρούσα μελέτη έγινε προσπάθεια πλήρους κατανόησης του αυτοφαγικού μονοπατιού τόσο σε φυσιολογικούς ιστούς και κύτταρα όσο και σε ιστούς και κύτταρα γλοιοβλαστώματος καθώς και της επίδραση σε αυτό των κύριων θεραπευτικών μεθόδων. Στη συνέχεια στόχος ήταν η εκμετάλλευση της παραπάνω γνώσης με απώτερο σκοπό την επίδραση στο αυτοφαγικό μονοπάτι και την ανάπτυξη ακτινευαισθησίας και χημειοευαισθησίας in vitro και in vivo.Τα πρώτα δεδομένα που εξήχθησαν έδειξαν μεγάλες διαφορές στο αυτοφαγικό και λυσοσωμικό πρότυπο ανάμεσα στο φυσιολογικό εγκέφαλο και στα κύτταρα του γλοιοβλαστώματος κάτι που παρατηρήθηκε και μετά από ανοσοϊστοχημική εξέταση σε ιστούς ασθενών με γλοιοβλάστωμα. Συγκεκριμένα, η ένταση της αυτοφαγικής ροής είναι πολύ υψηλότερη στα κύτταρα και τους ιστούς των γλοιοβλαστωμάτων, κάτι που διαπιστώνεται από την παρουσία ειδικών δομών, Stone-Like Structures, οι οποίες είναι αποτέλεσμα της έντονης κατανάλωσης αυτοφαγοσωμάτων και εξάντλησης του λυσοσωμιακού δυναμικού. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η συσχέτιση της παρουσίας αυτών των δομών με κακή πρόγνωση της νόσου.Η ανάλυση των δεδομένων μετά την ανοσοϊστοχημική μελέτη έδειξε μία φανερή συσχέτιση ανάμεσα στην έκφραση του μεταγραφικού παράγοντα TFEB και στους αυτοφαγικούς δείκτες, LC3A και LC3B, καθώς και σχέση της έκφρασης του με τον παράγοντα HIF1α. Παρόμοια ήταν και τα αποτελέσματα της συσχέτισης της έκφρασης της Cathepsin D με τους ίδιους παράγοντες. Αντίθετα, η έκφραση του ογκογονιδίου PTEN συσχετίστηκε μόνο με την LC3Β, υποστηρίζοντας την ύπαρξη διαφορετικών βιολογικών ρόλων ανάμεσα στις διαφορετικές ισομορφές της LC3.Η μελέτη του εντοπισμού των LC3s στο εσωτερικό του κυττάρου και παρατήρηση διαφορετικού εντοπισμού τόσο στο κυτταρόπλασμα όσο και στον πυρήνα ενίσχυσε αυτή την άποψη. Επιπλέον, η ταυτοποίηση του τρόπου εισόδου μέσω του μονοπατιού των importin a/b καθώς και εξόδου μέσω του μονοπατιού CRM1/exportin, αποτελεί μία εξαιρετικά ενδιαφέρουσα παρατήρηση και σε συνδυασμό με τον καθολικό συνεντοπισμό της LC3A με την Beclin 1 πιθανόν υποδηλώνει ότι η Beclin 1 αποτελεί μέρος ενός συμπλόκου εισόδου των LC3s.Εκτός των παραπάνω, διαφορές παρατηρήθηκαν στα πρότυπα έκφρασης αυτοφαγικών και λυσοσωμικών δεικτών ανάμεσα στα διαφορετικά είδη κυττάρων γλοιοβλαστώματος που χρησιμοποιήθηκαν. Πέραν των ενδογενών διαφορών των δύο ειδών κυττάρων διαφορετική ήταν και η αντίδραση τους μετά την ακτινοβόληση καθώς στα κύτταρα γλοιοβλαστώματος U87MG εμφανίστηκε καταστολή της αυτοφαγίας δύο ημέρες μετά την ακτινοβολία, ενώ στα κύτταρα γλοιοβλαστώματος T98G παρατηρήθηκε ενεργοποίηση της. Οι διαφορές αυτές αποτελούν πιθανή αιτία της μεγαλύτερης ευαισθησίας των κυττάρων U87MG στην ακτινοβολία. Η συγκεκριμένη πρόταση ενισχύθηκε καθώς η καταστολή της αυτοφαγίας με siRNA, είτε έναντι των ΜΑP1LC3s είτε του γονιδίου που εκφράζει τον μεταγραφικό παράγοντα TFEB, μείωσε τη δόση ακτινοβολίας που προκαλεί 50% κυτταρικό θάνατο και των δύο κυτταρικών σειρών γλοιοβλαστώματος επηρεάζοντας περισσότερο τα κύτταρα T98G. Η αύξηση της ευαισθησίας επιβεβαιώθηκε επίσης και σε in vivo μοντέλα. Τέλος, η καταστολή της αυτοφαγικής ροής με τους τρόπους που αναφέρθηκαν διαπιστώθηκε πως αυξάνει το κυτταροτοξικό αποτέλεσμα της τεμοζολομίδης. Ανακεφαλαιώνοντας, συμπεραίνουμε πως η αυτοφαγία σχετίζεται άμεσα με την επιβίωση του κυττάρου σε δυσμενείς συνθήκες καθώς και με την αντοχή που εμφανίζουν τα γλοιοβλαστώματα στην ακτινοθεραπεία και τη χημειοθεραπεία με τεμοζολομίδη. Η ποσοτικοποίηση της αυτοφαγίας, θα μπορούσε λοιπόν να αποτελέσει προγνωστικό δείκτη της εξέλιξης της νόσου του γλοιοβλαστώματος, ενώ η ειδική καταστολή της θα μπορούσε να συμβάλλει στην ανάπτυξη ακτινευαισθησίας και χημειοευαισθησίας με επακόλουθη αύξηση της επιβίωσης των ασθενών.