Il controllo epigenetico di geni oncosoppressori nelle cellule staminali neuronali normali e di medulloblastoma

Le cellule staminali cerebellari normali fanno parte della grande famiglia delle cellule staminali somatiche, deputate a sostituire le cellule che muoiono per omeostasi fisiologica del tessuto o per un danno. Tali cellule mantengono alcune delle caratteristiche versatili delle cellule staminali embrionali. In particolare sono dotate della capacità di auto-rinnovamento indefinito e di multipotenza, difatti sono in grado di differenziare in più linee cellulari. Le cellule staminali neuronali sono state identificate in molte aree del cervello adulto e risiedono anche nel cervelletto postnatale. Meccanismi aberranti di sviluppo neuronale e cerebellare possono portare alla formazione neoplasie che nel cervelletto prendono il nome di Medulloblastoma, il più frequente tumore cerebrale maligno in età infantile. In tale neoplasia si può riscontrare un’attivazione aberrante della via del segnale di Hedgehog come conseguenza di cambiamenti genetici ed epigenetici che colpiscono vari componenti della via del segnale. Negli ultimi anni è stato proposto un modello alternativo per l’evoluzione del cancro. Questo nuovo modello stabilisce l’esistenza di un ordine gerarchico dove una cellula tessuto-specifica, chiamata “cancer stem cell”, acquisisce o mantiene le proprietà di auto-rinnovamento, multipotenza e di generazione di un tumore sia in vitro che in vivo. Il miR-326 è un noto inibitore della via del segnale di Hedgehog nei granuli cerebellari (Ferretti et al. 2008), ne abbiamo valutato l’espressione nelle cellule staminali neuronali normali e di medulloblastoma sia umane che murine e, come atteso, il miR-326 è poco espresso in tutti i modelli cellulari analizzati. Inoltre, tali cellule, se sottoposte a stimoli differenziativi, esprimono nuovamente il miR-326 evidenziandone un’ipotetica funzione nel differenziamento cerebellare. Abbiamo confermato l'azione di tale microRNA come inibitore della via del segnale di Hegehog non solo mediante l'inibizione di Smoothened ma anche mediante il nuovo target da noi identificato, Gli2. Abbiamo inoltre riscontrato una netta riduzione della proliferazione e della capacità clonogenica delle cellule staminali in presenza del miR-326. Il miR-326 è localizzato all’interno del primo introne del gene della β-arrestina1. Valutando l’espressione della β-arrestina1 nei vari contesti cellulari analizzati, abbiamo riscontrato le stesse modulazioni del miR-326 confermando l’ipotesi bioinformatica che i due geni fossero sotto il controllo dello stesso promotore. Abbiamo confermato che la β-arrestina1 agisce come inibitore del ciclo cellulare attivando p27, come già descritto in letteratura.
 Abbiamo caratterizzando la regione regolatoria comune dei geni miR-326 e β-arrestina1 evidenziando come tali geni siano regolati mediante metilazione del DNA, difatti la loro espressione viene ripristinata grazie all’utilizzo dell’agente demetilante 5’- aza-2’deossicitidina.
 Essendo noto in letteratura la correlazione di EZH2 con la metilazione del DNA e la sua funzione nelle modificazioni istoniche, abbiamo dimostrato la sua presenza sulla regione regolatoria ed anche la contemporanea presenza di un dominio bivalente ad indicare un ulteriore livello di regolazione trascrizionale ed a sottilineare l’importanza di tali geni per il differenziamento neuronale.
 Data la possibile implicazione nella proliferazione delle cellule staminali di medulloblastoma causata dalla deregolazione dell’espressione dei due geni, abbiamo utilizzato un nuovo composto, MC2055, inibitore di EZH2. Abbiamo dimostrato che grazie a trattamenti con tale composto, otteniamo la risoluzione del dominio bivalente e, quindi, l’espressione dei due geni con conseguente arresto della proliferazione.