Ci sono molte differenze tra cellule tumorali e cellule normali. Alcune delle differenze sono ben note, mentre altre sono state scoperte di recente e sono meno capite. Potresti essere interessato al modo in cui le cellule tumorali sono diverse mentre affronti il tuo stesso cancro o quello di una persona cara. Per i ricercatori, capire come le cellule tumorali funzionano diversamente dalle cellule normali pone le basi per lo sviluppo di trattamenti progettati per liberare il corpo dalle cellule tumorali senza danneggiare le cellule normali.
La prima parte di questo elenco discute le differenze fondamentali tra le cellule tumorali e quelle sane. Per coloro che sono interessati ad alcune delle differenze più difficili da capire, la seconda parte di questa lista è più tecnica.
Una breve spiegazione delle proteine nel corpo che regolano la crescita cellulare è anche utile per capire le cellule tumorali. Il nostro DNA trasporta geni che a loro volta sono il progetto per le proteine prodotte nel corpo. Alcune di queste proteine sono fattori di crescita, sostanze chimiche che indicano alle cellule di dividersi e crescere. Altre proteine lavorano per sopprimere la crescita. Le mutazioni in particolari geni (ad esempio quelli causati dal fumo di tabacco, dalle radiazioni, dalla radiazione ultravioletta e da altri agenti cancerogeni) possono provocare la produzione anormale di proteine. Troppi possono essere prodotti, o non abbastanza, o potrebbe essere che le proteine siano anormali e funzionino in modo diverso.
Il cancro è una malattia complessa, ed è solitamente una combinazione di queste anormalità che portano a una cellula cancerosa, piuttosto che a una singola mutazione o anormalità proteica.
Cellule tumorali contro cellule normali
Di seguito sono riportate alcune delle principali differenze tra cellule normali e cellule tumorali, che a loro volta spiegano come i tumori maligni crescono e rispondono in modo diverso all'ambiente circostante rispetto ai tumori benigni.
- Crescita : le cellule normali smettono di crescere (riproducendosi) quando sono presenti abbastanza cellule. Ad esempio, se le cellule vengono prodotte per riparare un taglio nella pelle, nuove cellule non vengono più prodotte quando ci sono abbastanza cellule presenti per riempire il buco; quando il lavoro di riparazione è terminato. Al contrario, le cellule tumorali non smettono di crescere quando ci sono abbastanza cellule presenti. Questa continua crescita provoca spesso la formazione di un tumore (un gruppo di cellule tumorali). Ogni gene nel corpo contiene un programma che codifica per una diversa proteina. Alcune di queste proteine sono fattori di crescita, sostanze chimiche che indicano alle cellule di crescere e dividersi. Se il gene che codifica per una di queste proteine è bloccato nella posizione "on" da una mutazione (un oncogene), le proteine del fattore di crescita continuano a essere prodotte. In risposta, le cellule continuano a crescere.
- Comunicazione : le cellule del cancro non interagiscono con altre cellule come fanno le cellule normali. Le cellule normali rispondono ai segnali inviati da altre cellule vicine che dicono, in sostanza, "hai raggiunto il tuo limite". Quando le cellule normali "ascoltano" questi segnali smettono di crescere. Le cellule tumorali non rispondono a questi segnali.
- Riparazione cellulare e morte cellulare - Le cellule normali vengono riparate o muoiono (subiscono l'apoptosi) quando sono danneggiate o invecchiano. Le cellule tumorali non sono riparate o non subiscono l'apoptosi. Ad esempio, una proteina chiamata p53 ha il compito di verificare se una cella è troppo danneggiata per la riparazione e, in tal caso, consigliare alla cellula di uccidersi. Se questa proteina p53 è anormale o inattiva (ad esempio, da una mutazione nel gene p53 ), le cellule vecchie o danneggiate possono riprodursi. Il gene p53 è un tipo di gene soppressore del tumore che codifica per proteine che sopprimono la crescita delle cellule.
- Stickiness : le cellule normali secernono sostanze che le fanno aderire insieme in un gruppo. Le cellule tumorali non riescono a produrre queste sostanze e possono "fluttuare" verso luoghi vicini, o attraverso il flusso sanguigno o il sistema dei canali linfatici verso regioni distanti del corpo.
- Capacità di metastatizzare (diffusione) : le cellule normali rimangono nell'area del corpo a cui appartengono. Ad esempio, le cellule polmonari rimangono nei polmoni. Le cellule tumorali, in quanto prive delle molecole di adesione che causano viscosità, sono in grado di viaggiare attraverso il flusso sanguigno e il sistema linfatico verso altre regioni del corpo - hanno la capacità di metastatizzare . Una volta arrivati in una nuova regione (come i linfonodi , i polmoni, il fegato o le ossa) iniziano a crescere, spesso formando tumori molto lontani dal tumore originale. (Scopri di più su come si diffonde il cancro ).
- Aspetto: sotto un microscopio, le cellule normali e le cellule tumorali possono apparire molto diverse. In contrasto con le cellule normali, le cellule tumorali mostrano spesso una maggiore variabilità delle dimensioni delle cellule, alcune sono più grandi del normale e alcune sono più piccole del normale. Inoltre, le cellule tumorali hanno spesso una forma anomala, sia della cellula, sia del nucleo (il "cervello" della cellula). Il nucleo appare sia più grande che più scuro delle cellule normali. La ragione dell'oscurità è che il nucleo delle cellule tumorali contiene DNA in eccesso. Da vicino, le cellule cancerose hanno spesso un numero anormale di cromosomi disposti in modo disorganizzato.
- Il tasso di crescita - Le cellule normali si riproducono e si fermano quando sono presenti abbastanza cellule. Le cellule tumorali si riproducono rapidamente prima che le cellule abbiano avuto la possibilità di maturare.
- Maturazione - Le cellule normali maturano. Le cellule tumorali, poiché crescono rapidamente e si dividono prima che le cellule siano completamente mature, rimangono immature. I medici usano il termine indifferenziato per descrivere le cellule immature (al contrario di differenziare per descrivere le cellule più mature). Un altro modo per spiegare questo è vedere le cellule tumorali come cellule che non "crescono" e si specializzano in cellule adulte. Il grado di maturazione delle cellule corrisponde al "grado" del cancro . I tumori sono classificati su una scala da 1 a 3 e 3 è il più aggressivo.
- Evadere il sistema immunitario - Quando le cellule normali vengono danneggiate, il sistema immunitario (attraverso le cellule chiamate linfociti) le identifica e le rimuove. Le cellule tumorali sono in grado di eludere (ingannare) il sistema immunitario abbastanza a lungo da trasformarsi in un tumore evitando la rilevazione o secernendo sostanze chimiche che inattivano le cellule immunitarie che arrivano sulla scena. Alcuni dei più recenti farmaci immunoterapici affrontano questo aspetto delle cellule tumorali.
- Funzionamento : le cellule normali svolgono la funzione che intendono svolgere, mentre le cellule tumorali potrebbero non funzionare. Ad esempio, i normali globuli bianchi aiutano a combattere le infezioni. Nella leucemia , il numero di globuli bianchi può essere molto alto, ma dal momento che i globuli bianchi cancerogeni non funzionano come dovrebbero, le persone possono essere più a rischio di infezione anche con un numero elevato di globuli bianchi. Lo stesso può valere per le sostanze prodotte. Ad esempio, le cellule tiroidee normali producono ormone tiroideo. Le cellule tiroidee cancerose ( cancro della tiroide ) non possono produrre ormone tiroideo. In questo caso, il corpo potrebbe non avere abbastanza ormone tiroideo ( ipotiroidismo ) nonostante una maggiore quantità di tessuto tiroideo.
- Rifornimento di sangue - L' angiogenesi è il processo mediante il quale le cellule attirano i vasi sanguigni per crescere e nutrire il tessuto. Le cellule normali subiscono un processo chiamato angiogenesi solo come parte della normale crescita e sviluppo e quando è necessario nuovo tessuto per riparare il tessuto danneggiato. Le cellule tumorali subiscono angiogenesi anche quando la crescita non è necessaria. Un tipo di trattamento del cancro prevede l'uso di inibitori dell'angiogenesi, farmaci che bloccano l'angiogenesi nel corpo nel tentativo di impedire la crescita dei tumori.
Più differenze tra cellule tumorali e cellule normali
Questo elenco contiene ulteriori differenze tra cellule sane e cellule tumorali. Per coloro che desiderano saltare questi punti tecnici, si prega di saltare al sottotitolo successivo etichettato riassumendo le differenze.
- Evadere i soppressori della crescita - Le cellule normali sono controllate dai soppressori della crescita (tumore). Esistono tre tipi principali di geni oncosoppressori codificanti per proteine che sopprimono la crescita. Un tipo dice alle cellule di rallentare e smettere di dividersi. Un tipo è responsabile della correzione delle modifiche nelle celle danneggiate. Il terzo tipo è responsabile dell'apoptosi di cui sopra. Le mutazioni che provocano l'inattivazione di uno qualsiasi di questi geni oncosoppressori consentono alle cellule tumorali di crescere senza controllo.
- Invasività - Le cellule normali ascoltano i segnali dalle cellule vicine e smettono di crescere quando invadono i tessuti vicini (qualcosa chiamato inibizione del contatto). Le cellule cancerogene ignorano queste cellule e invadono i tessuti circostanti. I tumori benigni (non cancerosi) hanno una capsula fibrosa. Possono spingere contro i tessuti vicini, ma non invadono / si mescolano con altri tessuti. Le cellule tumorali, al contrario, non rispettano i confini e invadono i tessuti. Ciò si traduce in proiezioni fingerlike che sono spesso notate su scansioni radiologiche di tumori cancerosi. La parola cancro, infatti, deriva dalla parola latina per il granchio usato per descrivere l'invasione a forma di granchio dei cancri nei tessuti vicini.
- Fonte di energia : le cellule normali assorbono la maggior parte della loro energia (sotto forma di una molecola chiamata ATP) attraverso un processo chiamato ciclo di Krebs e solo una piccola parte della loro energia attraverso un processo diverso chiamato glicolisi. Mentre le cellule normali producono la maggior parte della loro energia in presenza di ossigeno, le cellule cancerogene producono la maggior parte della loro energia in assenza di ossigeno. Questo è il ragionamento dietro i trattamenti di ossigeno iperbarico che sono stati utilizzati sperimentalmente (con risultati deludenti finora) in alcune persone con cancro.
- Mortalità / Immortalità : le cellule normali sono mortali, cioè hanno una durata di vita. Le cellule non sono progettate per vivere per sempre, e proprio come gli umani in cui sono presenti, le cellule invecchiano. I ricercatori stanno iniziando a guardare qualcosa chiamato telomeri , strutture che tengono insieme il DNA alla fine dei cromosomi, per il loro ruolo nel cancro. Uno dei limiti alla crescita nelle cellule normali è la lunghezza dei telomeri. Ogni volta che una cellula si divide, i telomeri si accorciano. Quando i telomeri diventano troppo corti, una cellula non può più dividersi e la cellula muore. Le cellule tumorali hanno escogitato un modo per rinnovare i telomeri in modo che possano continuare a dividersi. Un enzima chiamato telomerasi lavora per allungare i telomeri in modo che la cellula possa dividersi indefinitamente, diventando essenzialmente immortale.
- Capacità di "nascondersi" - Molte persone si chiedono perché il cancro possa ripresentarsi negli anni, e qualche volta dopo decenni sembra scomparire (specialmente con tumori come i tumori al seno positivi ai recettori degli estrogeni). Esistono diverse teorie perché i tumori possono ripresentarsi . In generale, si pensa che esista una gerarchia di cellule cancerose, con alcune cellule (cellule staminali cancerose) che hanno la capacità di resistere al trattamento e di rimanere inerte. Questa è un'area di ricerca attiva ed estremamente importante.
- Instabilità genomica : le cellule normali hanno un normale DNA e un numero normale di cromosomi. Le cellule tumorali hanno spesso un numero anormale di cromosomi e il DNA diventa sempre più anormale in quanto sviluppa una moltitudine di mutazioni. Alcuni di questi sono mutazioni di driver, nel senso che guidano la trasformazione della cellula ad essere cancerogeni. Molte delle mutazioni sono mutazioni dei passeggeri, il che significa che non hanno una funzione diretta per la cellula tumorale. Per alcuni tumori, determinare quali mutazioni del driver sono presenti ( profilo molecolare o test genetici ) consente ai medici di utilizzare farmaci mirati che mirano in modo specifico alla crescita del tumore. Lo sviluppo di terapie mirate come gli inibitori di EGFR per tumori con mutazioni di EGFR è una delle aree di trattamento del cancro più in crescita e in progressione.
Le molteplici modifiche necessarie per una cellula diventare cancerose
Come notato sopra, ci sono molte differenze tra cellule normali e cellule tumorali. Degno di nota è anche il numero di "punti di controllo" che devono essere aggirati affinché una cellula diventi cancerosa.
- La cellula deve avere fattori di crescita che la spingano a crescere anche quando la crescita non è necessaria.
- Il deve sfuggire alle proteine che dirigono le cellule a smettere di crescere e morire quando diventano anormali.
- La cellula ha bisogno di eludere i segnali da altre celle,
- Le cellule hanno bisogno di perdere la normale "viscosità" (molecole di adesione) prodotta dalle cellule normali.
Tutto sommato, è molto difficile per una cellula normale diventare cancerosa, il che può sembrare sorprendente considerando che un uomo su due e una donna su tre svilupperanno un cancro nel corso della loro vita. La spiegazione è che nel corpo normale, circa tre miliardi di cellule si dividono ogni giorno. Gli "incidenti" nella riproduzione delle cellule causate da ereditarietà o cancerogeni nell'ambiente durante una qualsiasi di quelle divisioni possono creare una cellula che, in seguito a ulteriori mutazioni, può svilupparsi in una cellula cancerosa.
Tumori benigni contro maligni
Come notato sopra, ci sono molte differenze nelle cellule tumorali e nelle cellule normali che costituiscono tumori benigni o maligni. Inoltre, ci sono modi in cui i tumori contenenti cellule tumorali o cellule normali si comportano nel corpo. Alcune di queste differenze aggiuntive sono riportate in questo articolo sulle differenze tra tumori benigni e maligni .
Il concetto di cellule staminali tumorali
Dopo aver discusso queste molte differenze tra le cellule tumorali e le cellule normali, ci si potrebbe chiedere se ci siano differenze tra le cellule tumorali stesse. Che ci possa essere una gerarchia di cellule cancerose - alcune con funzioni diverse rispetto ad altre - è la base delle discussioni che esaminano le cellule staminali del cancro come discusso sopra.
Ancora non capiamo come le cellule tumorali possano apparentemente nascondersi per anni o decenni e poi riapparire. Alcuni pensano che i "generali" nella gerarchia delle cellule tumorali chiamate cellule staminali cancerose possano essere più resistenti ai trattamenti e avere la capacità di mentire dormienti quando altre cellule cancerose del soldato vengono eliminate da trattamenti come la chemioterapia. Mentre attualmente trattiamo tutte le cellule tumorali in un tumore come identiche, è probabile che in futuro i trattamenti prenderanno in considerazione ulteriormente alcune delle differenze nelle cellule tumorali in un singolo tumore.
Linea di fondo sulle differenze tra cellule normali e cellule tumorali
Molte persone si sentono frustrate, chiedendosi perché non abbiamo ancora trovato un modo per fermare tutti i tumori nelle loro tracce. Capire i molti cambiamenti che una cellula subisce nel processo di diventare una cellula cancerosa può aiutare a spiegare parte della complessità. Non c'è un passaggio, ma piuttosto molti, che vengono attualmente affrontati in modi diversi. Oltre a questo, è importante rendersi conto che il cancro non è una singola malattia, ma piuttosto centinaia di diverse malattie. E anche due cancri uguali per tipo e stadio, possono comportarsi in modo molto diverso. Se ci fossero 200 persone con lo stesso tipo e stadio di cancro in una stanza, avrebbero 200 diversi tipi di cancro da un punto di vista molecolare.
È utile, tuttavia, sapere che mentre apprendiamo di più su ciò che rende una cellula cancerosa una cellula cancerosa, otteniamo maggiori informazioni su come impedire a quella cellula di riprodursi, e forse anche fare la transizione per diventare una cellula cancerosa nella prima posto. I progressi sono già stati fatti in quella arena, poiché vengono sviluppate terapie mirate che discriminano tra le cellule tumorali e le cellule normali nel loro meccanismo. E la ricerca sull'immunoterapia è altrettanto eccitante, poiché stiamo cercando modi per "stimolare" il nostro sistema immunitario a fare ciò che già sanno come fare. Trova le cellule tumorali ed eliminale. Capire i modi in cui le cellule tumorali "si mascherano" e nascondono ha portato a trattamenti migliori e, in modo non comune, a remissioni complete, per alcune persone con i tumori solidi più avanzati.
> Fonti:
> DeBaradinis, R. et al. La biologia del cancro: la riprogrammazione metabolica alimenta la crescita e la proliferazione cellulare. Metabolismo cellulare . 2008. 7 (1): 11-20.
> National Cancer Institute. Modulo di formazione SEER. Biologia cellulare del cancro. https://training.seer.cancer.gov/disease/cancer/biology/
> National Cancer Institute. Cos'è il cancro? Aggiornato il 02/09/15. https://www.cancer.gov/about-cancer/understanding/what-is-cancer
> Nio, K., Yamashita, T. e S. Kaneko. Il concetto in evoluzione delle cellule staminali del cancro del fegato. Cancro molecolare . 2017. 16 (1): 4.