Le cellule tumorali diventano più aggressive quando vengono sottoposte a compressione meccanica: se ripetutamente deformate, attivano rapidamente il gene dello stress Atf3 e aumentano in modo significativo la loro invasività. Un processo che, per la prima volta, è stato osservato in tempo reale grazie a uno strumento sperimentale di nuova generazione sviluppato da un gruppo internazionale guidato dall’Italia.
La scoperta è stata resa possibile da una collaborazione scientifica che coinvolge l’Istituto AIRC di Oncologia Molecolare (IFOM) di Milano, le Università di Perugia e di Milano e l’Istituto Officina dei Materiali (IOM) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) di Perugia. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Advanced Science, una delle principali piattaforme di diffusione scientifica nel campo delle scienze avanzate e interdisciplinari.
Il cuore dello studio è una piattaforma di microscopia ottica fotonica che consente di stimolare meccanicamente le cellule tumorali e, contemporaneamente, di osservare la loro risposta biologica e molecolare in tempo reale. Si tratta di uno strumento in grado di riprodurre le sollecitazioni fisiche che le cellule subiscono all’interno dei tumori in crescita e di monitorarne gli effetti senza alterare preventivamente la struttura cellulare.
Questa tecnologia consente di superare uno dei limiti storici della ricerca oncologica sperimentale: osservare i processi meccanici nel momento stesso in cui si verificano, senza alterare artificialmente le cellule. Un obiettivo finora difficilmente raggiungibile, che ha a lungo rappresentato un ostacolo strutturale allo studio della meccanobiologia tumorale. Grazie a questa piattaforma, i ricercatori sono riusciti per la prima volta a stabilire una correlazione diretta tra stimolo fisico e risposta genetica, documentando in tempo reale l’attivazione del gene dello stress Atf3.
Il lavoro dimostra che Atf3, noto come gene dello stress, si attiva rapidamente in risposta alla compressione e alla deformazione meccanica delle cellule tumorali. Questa attivazione è associata a un aumento dei comportamenti invasivi, rendendo le cellule più capaci di migrare e infiltrarsi nei tessuti circostanti.
Il dato scientifico rafforza una nuova visione della biologia del tumore: la progressione tumorale non dipende solo da fattori genetici e biochimici, ma è profondamente influenzata anche dalle forze fisiche presenti nel microambiente tumorale. La crescita del tumore, infatti, genera pressioni, compressioni e stress meccanici che agiscono direttamente sulle cellule, modulandone il comportamento.
Lo studio è stato coordinato da Giorgio Scita e Brenda Green dell’IFOM e da Silvia Caponi del CNR-IOM di Perugia, all’interno di un progetto multidisciplinare che ha integrato competenze di oncologia molecolare, fisica, fotonica e biotecnologie avanzate.
Un lavoro corale che ha visto un ruolo centrale dell’Università degli Studi di Perugia e del CNR-IOM nello sviluppo della piattaforma tecnologica e nell’elaborazione e interpretazione dei dati sperimentali, contribuendo in modo determinante alla validazione scientifica dei risultati e alla loro proiezione applicativa.
La possibilità di osservare in tempo reale la risposta delle cellule tumorali agli stimoli meccanici apre scenari completamente nuovi per la ricerca oncologica. Il risultato, come evidenziato dai ricercatori, "permetterà di comprendere meglio i meccanismi della progressione tumorale e apre a nuove possibili terapie per agire su di essi".
In particolare, la piattaforma potrà essere utilizzata per:
individuare nuovi bersagli molecolari legati alla meccanotrasduzione;
testare farmaci in grado di modulare la risposta cellulare allo stress fisico;
studiare strategie terapeutiche integrate che agiscano sia sulla componente biologica sia su quella fisica del microambiente tumorale.
Si tratta di un cambio di paradigma: non solo colpire la cellula tumorale in quanto tale, ma intervenire anche sul contesto fisico che ne favorisce l’aggressività.
Quando i tumori crescono, aumentano inevitabilmente gli stimoli fisici e meccanici che le cellule ricevono. Fino ad oggi, questi aspetti erano considerati marginali rispetto ai fattori genetici e molecolari. Lo studio dimostra invece che tali stimoli hanno un ruolo attivo e diretto nella regolazione del comportamento cellulare. La possibilità di studiare questi processi in tempo reale, senza alterare artificialmente le cellule, rappresenta un salto tecnologico e concettuale di assoluto rilievo per l’oncologia sperimentale.
I ricercatori sono ora impegnati nell’estensione delle sperimentazioni ad altre tipologie tumorali e nell’analisi approfondita delle vie molecolari associate al gene Atf3 e ai meccanismi di risposta agli stimoli meccanici. L’obiettivo è verificare se questo schema biologico rappresenti un paradigma comune a più forme di cancro e se possa essere modulato in chiave terapeutica.
In questa prospettiva, la piattaforma fotonica sviluppata dal gruppo di ricerca è destinata a configurarsi come uno strumento strutturale per la ricerca preclinica, capace di offrire nuovi modelli di osservazione e di intervento. Un’infrastruttura scientifica che potrà contribuire allo sviluppo di terapie sempre più mirate, personalizzate e integrate, in grado di intervenire non solo sui determinanti genetici del tumore, ma anche sulle condizioni fisiche e microambientali che ne favoriscono la progressione e l’aggressività biologica.
