- È stato a lungo ritenuto che il fumo porti al cancro del polmone innescando mutazioni del DNA nelle cellule polmonari normali.
- "Ma ciò non è mai stato dimostrato fino al nostro studio, dal momento che non c'era modo di quantificare accuratamente le mutazioni nelle cellule normali", ha affermato Jan Vijg, Ph.D., co-autore senior dello studio e professore e presidente di genetica, professore di oftalmologia e scienze visive e la cattedra Lola e Saul Kramer in genetica molecolare presso Einstein (anche presso il Center for Single-Cell Omics, Jiaotong University School of Medicine di Shanghai, Cina). Il Dr. Vijg ha superato questo ostacolo alcuni anni fa sviluppando un metodo migliorato per sequenziare l'intero genoma delle singole cellule.
- Superare gli ostacoli per studiare le mutazioni cellulari
- I ricercatori hanno scoperto che le mutazioni (varianti a singolo nucleotide e piccole inserzioni e delezioni) si accumulano nelle cellule polmonari dei non fumatori mentre invecchiano ma che nelle cellule polmonari dei fumatori si accumulano molte più mutazioni.
- "Questo conferma sperimentalmente che il fumo aumenta il rischio di cancro ai polmoni aumentando la frequenza delle mutazioni, come precedentemente ipotizzato", ha affermato il dottor Spivack. "Questo è probabilmente uno dei motivi per cui così pochi non fumatori si ammalano di cancro ai polmoni, mentre dal 10% al 20% dei fumatori lo fa".
- Mutazioni causate dal fumo
Il fumo di sigaretta è in modo schiacciante la principale causa di cancro ai polmoni, ma solo una minoranza di fumatori sviluppa la malattia. Uno studio condotto da scienziati dell’Albert Einstein College of Medicine e pubblicato online l’11 aprile 2022 su Nature Genetics suggerisce che alcuni fumatori potrebbero avere meccanismi più efficenti che li proteggono dal cancro ai polmoni limitando le mutazioni. I risultati potrebbero aiutare a identificare quei fumatori che corrono un rischio maggiore per la malattia e quindi da monitorare in modo particolarmente attento.
“Questo potrebbe rivelarsi un passo importante verso la prevenzione e la diagnosi precoce del rischio di cancro ai polmoni e lontano dagli attuali sforzi erculei necessari per combattere la malattia in fase avanzata, dove si verifica la maggior parte delle spese sanitarie e della miseria“, ha affermato Simon Spivack, MD, MPH, co-autore senior dello studio, professore di medicina, di epidemiologia e salute della popolazione e di genetica all’Einstein, e pneumologo al Montefiore Health System.
È stato a lungo ritenuto che il fumo porti al cancro del polmone innescando mutazioni del DNA nelle cellule polmonari normali.
“Ma ciò non è mai stato dimostrato fino al nostro studio, dal momento che non c’era modo di quantificare accuratamente le mutazioni nelle cellule normali“, ha affermato Jan Vijg, Ph.D., co-autore senior dello studio e professore e presidente di genetica, professore di oftalmologia e scienze visive e la cattedra Lola e Saul Kramer in genetica molecolare presso Einstein (anche presso il Center for Single-Cell Omics, Jiaotong University School of Medicine di Shanghai, Cina). Il Dr. Vijg ha superato questo ostacolo alcuni anni fa sviluppando un metodo migliorato per sequenziare l’intero genoma delle singole cellule.
Superare gli ostacoli per studiare le mutazioni cellulari
I metodi di sequenziamento dell’intero genoma a cellula singola possono introdurre errori di sequenziamento difficili da distinguere dalle vere mutazioni, un grave difetto quando si analizzano cellule contenenti mutazioni rare e casuali. Il Dr. Vijg ha risolto questo problema sviluppando una nuova tecnica di sequenziamento chiamata amplificazione a spostamento multiplo a cellula singola (SCMDA). Come riportato in Nature Methods nel 2017, questo metodo tiene conto e riduce gli errori di sequenziamento.
I ricercatori di Einstein hanno utilizzato SCMDA per confrontare il panorama mutazionale delle cellule epiteliali polmonari normali (cioè le cellule che rivestono il polmone) di due tipi di persone: 14 non fumatori, di età compresa tra 11 e 86 anni; e 19 fumatori, di età compresa tra 44 e 81 anni, che avevano fumato un massimo di 116 pacchetti di sigarette l’anno. Le cellule sono state raccolte da pazienti sottoposti a broncoscopia per test diagnostici non correlati al cancro. “Queste cellule polmonari sopravvivono per anni, persino decenni, e quindi possono accumulare mutazioni sia con l’età che con il fumo“, ha affermato il dott. Spivack. “Di tutti i tipi di cellule del polmone, queste sono quelle che hanno maggiori probabilità di diventare cancerose“.
I ricercatori hanno scoperto che le mutazioni (varianti a singolo nucleotide e piccole inserzioni e delezioni) si accumulano nelle cellule polmonari dei non fumatori mentre invecchiano ma che nelle cellule polmonari dei fumatori si accumulano molte più mutazioni.
“Questo conferma sperimentalmente che il fumo aumenta il rischio di cancro ai polmoni aumentando la frequenza delle mutazioni, come precedentemente ipotizzato”, ha affermato il dottor Spivack. “Questo è probabilmente uno dei motivi per cui così pochi non fumatori si ammalano di cancro ai polmoni, mentre dal 10% al 20% dei fumatori lo fa”.
Mutazioni causate dal fumo
Un altro risultato dello studio: il numero di mutazioni cellulari rilevate nelle cellule polmonari aumenta in proporzione con il numero di anni di fumo e, presumibilmente, aumenta anche il rischio di cancro ai polmoni. Ma è interessante notare che l’aumento delle mutazioni cellulari sembra fermarsi dopo 23 anni di esposizione.
“I fumatori più accaniti non presentanoo il carico di mutazione più elevato“, ha affermato il dott. Spivack. “I nostri dati suggeriscono che questi individui potrebbero essere sopravvissuti così a lungo perché sono riusciti a sopprimere un ulteriore accumulo di mutazioni. Questo livellamento delle mutazioni potrebbe derivare dal fatto che queste persone hanno sistemi molto efficenti per riparare i danni al DNA.
La scoperta ha portato a una nuova direzione di ricerca. “Ora desideriamo sviluppare nuovi test in grado di misurare la capacità di una persona di riparare o disintossicare il DNA, che potrebbero offrire un nuovo modo per valutare il rischio di cancro ai polmoni“, ha affermato il dottor Vijg.
Riferimento: “Single-cell analysis of somatic mutations in human bronchial epithelial cells in relation to aging and smoking” di Zhenqiu Huang, Shixiang Sun, Moonsook Lee, Alexander Y. Maslov, Miao Shi, Spencer Waldman, Ava Marsh, Taha Siddiqui, Xiao Dong, Yakov Peter, Ali Sadoughi, Chirag Shah, Kenny Ye, Simon D. Spivack e Jan Vijg, 11 aprile 2022, Nature Genetics .
DOI: 10.1038/s41588-022-01035-w
