A METABOLIC APPROACH FOR THE CONTROL OF GLUTAMINE DEPENDENT TUMORS
Creators: name: CHIU, MARTINA
Publisher: name: Universit� degli Studi di Milano
Year: 2014

description: Introduzione. Le alterazioni metaboliche sono una caratteristica delle cellule tumorali, le quali devono sostenere un?attiva proliferazione senza incorrere in una carenza energetica. Pertanto, la ricerca di approcci metabolici che interferiscono con la crescita tumorale � attivamente perseguita. La maggior parte delle cellule tumorali � contraddistinta da un aumentato consumo di glucosio, necessario per rifornire il ciclo di Krebs di intermedi estratti a scopo biosintetico (anaplerosi). Tuttavia, a seconda delle mutazioni oncogeniche presenti nel fenotipo tumorale, altri nutrienti oltre al glucosio possono essere utilizzati a scopo anaplerotico. Tra essi spicca la glutamina (Gln), il pi� abbondante amminoacido nel sangue, precursore di altri aminoacidi, di nucleotidi e del glutatione nonch� attivatore di mTOR. Tumori che utilizzano Gln a scopo anaplerotico hanno un aumentato fabbisogno di tale aminoacido e vengono perci� definiti ?glutamine addicted?. Tuttavia non sono ancora stati identificati markers di ?glutamine addiction? e, in particolare, il ruolo della Glutamina Sintetasi (GS), enzima chiave del metabolismo della Gln, non � ancora stato chiarito. L?espressione di GS � regolata a livello proteico dalla concentrazione intracellulare di Gln, ma, a livello trascrizionale, la sua espressione � dovuta all?oncogene ?-catenina. Difatti l?iper-espressione di GS � un marker diagnostico di mutazione della ?-catenina nel carcinoma epatocellulare (HCC), un tumore maligno del fegato con prognosi infausta. Pertanto l?espressione di GS causata dall?iperattivazione della ?-catenina potrebbe indicare un metabolismo tumorale dipendente da Gln. 
Scopo della tesi. Lo scopo di questo studio � valutare gli effetti della deplezione di Gln in linee umane di HCC, per verificare l?ipotesi che iperespressione di GS dovuta a mutazioni di ?-catenina possa essere un marker di ?glutamine addiction?. Inoltre � stato valutato anche il ruolo di GS nell?adattamento alla deprivazione di Gln di altri due modelli cellulari umani, per ottenere una stima generale sul ruolo metabolico dell?enzima in condizioni di stress nutrizionale.
Metodi. La deplezione di Gln � stata ottenuta combinando l?enzima batterico L-asparaginasi (ASNase), in uso nella terapia della leucemia linfoblastica acuta, con la metionina-L-sulfoximina (MSO), un inibitore irreversibile di GS. Sono stati valutati gli effetti di ASNase e MSO sulla vitalit� cellulare e sulla attivit� di mTOR in linee tumorali umane di HCC mutate in ?-catenina (in vitro e in xenografts in modelli murini), in due linee di oligodendroglioma umano e in cellule mesenchimali staminali (MSC) umane derivate dal midollo osseo di donatori.
Risultati. Sia in vitro che in vivo, la deplezione di Gln ottenuta tramite ASNase e MSO, inibisce marcatamente la proliferazione delle linee cellulari mutate in ?-catenina e positive per GS. Inoltre, mentre ASNase inibisce significativamente l?attivit� di mTOR, l?aggiunta di MSO, pur causando un?ulteriore diminuzione del contenuto intracellulare di Gln, determina un?attivazione paradossale della chinasi, suggerendo che l?inibitore di GS interagisca con dei sensori per aminoacidi a monte di mTOR. Nei modelli di oligodendroglioma umano GS-negativi ASNase causa una massiva morte cellulare, mentre l?aggiunta di MSO risulta inefficace. D?altra parte MSO previene l?adattamento delle MSC alla deplezione di Gln, suggerendo che GS possa contribuire alla funzione trofica, recentemente dimostrata, delle MSC nei confronti dei blasti leucemici. 
Conclusioni. I risultati ottenuti indicano un coinvolgimento delle mutazioni di ?-catenina nel favorire un fenotipo neoplastico dipendente da Gln e dimostrano che la deplezione farmacologica di Gln rappresenta un approccio metabolico per la terapia dei tumori al fegato caratterizzati da mutazioni di ?-catenina. Inoltre GS sembra necessaria per l?adattamento alla deplezione di Gln in tutti i modelli cellulari testati. Questi risultati suggeriscono che GS possa essere un mezzo diagnostico e/o un target terapeutico in determinati tipi di tumore.