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Cos’è il cancro?

Credit: Destroyer of furries from Wikimedia Commons

Tra le malattie che influiscono sulla durata della vita il cancro è certamente una delle più temute e delle più debilitanti, seconda solo alle malattie cardiocircolatorie per numero di morti nel mondo industrializzato. Per capire di cosa stiamo parlando quando ci riferiamo al cancro occorre fare qualche passo indietro e ricordare cos’è e come funziona una cellula.

Il corpo umano non è un tutt’uno ma può essere paragonato ad una enorme costruzione di Lego composta da un numero esorbitante di mattoncini, chiamati cellule.

Ogni cellula è di per se viva, tant’è che esistono al mondo moltissimi esseri viventi che sono composti da una sola cellula. In questi organismi la cellula deve saper fare tutto da sola, ovvero procacciarsi il cibo e rispondere alle sfide date dall’ambiente. Deve inoltre riprodursi tramite il processo che prende il nome di mitosi, mediante il quale una cellula “madre” si scinde in due cellule “figlie” che saranno copie identiche della madre perché avranno il medesimo genoma.

E ora attenzione..

In organismi pluricellulari come noi le cellule hanno perso la capacità di fare tutto da sole che avevano un tempo e si sono invece specializzate a fare ciascuna il suo mestiere per collaborare a far funzionare l’organismo. Ci sono cellule nervose adibite a trasmettere segnali elettrici, ci sono le cellule dei muscoli e le cellule che immagazzinano i grassi, ci sono le cellule che generano le ossa e le cartilagini, le cellule del sangue e del sistema immunitario, le cellule che secernono differenti sostanze a seconda dell’organo interno che costituiscono (fegato, milza, pancreas…), ci sono le cellule sensoriali, ci sono le cellule adibite alla riproduzione… tanti tipi cellulari insomma, ciascuno dedicato alla sua specifica funzione che svolge al meglio delle sue possibilità per garantire che tutto funzioni.

Un’altra differenza importante è che in un organismo pluricellulare le cellule non possono più permettersi di riprodursi per mitosi come pare a loro perché, detta in soldoni, per dare la forma e la funzione ad ogni determinato organo del corpo è necessario avere quel determinato ammontare di cellule dei tali tipi, funzionanti e disposte nel tal modo. Non di più o di meno, né organizzate diversamente.

Le cellule negli organismi pluricellulari hanno numerosi meccanismi che bloccano la loro capacità innata di proliferare per evitare che scombinino i piani del corpo che collaborano a formare, come per esempio quella che viene chiamata inibizione da contatto.

Se una cellula forma un tessuto assieme ad altre cellule è a contatto con esse e questo contatto, attraverso una catena di risposte interne alla cellula, le ordina di non riprodursi.

Quando questo contatto viene a mancare, per esempio in caso di ferite aperte dell’epidermide, questo meccanismo di regolazione viene meno e le cellule possono proliferare per riempire gli spazi rimasti aperti e cicatrizzare la ferita.

Il funzionamento dei meccanismi di replicazione delle cellule e gli stratagemmi adottati nei vari tessuti per bloccarli sono sicuramente argomenti di primario interesse e sono stati studiati nel dettaglio da generazioni di biologi molecolari.
Sintetizzando brutalmente possiamo dire che quasi tutte le cellule di un corpo adulto sono “quiescenti” (uno stato detto Fase G0, perché senza crescita), limitandosi a fare il proprio mestiere senza riprodursi. Le cellule in riproduzione entrano invece in quello che viene chiamato ciclo cellulare, ovvero una sequenza di fasi che le portano prima a crescere in dimensioni per poi produrre del nuovo DNA e infine dividersi in due cellule figlie.

L’immagine 1, sotto riportata, rappresenta schematicamente un ciclo cellulare tipo e le sue fasi.

Immagine 1: un ciclo cellulare e le sue fasi
Immagine 1: un ciclo cellulare e le sue fasi

La cellula in crescita (Fase G1 che sta per Growth) dopo un certo periodo inizia la Sintesi del DNA (Fase S, Synthesis) per averne abbastanza da dividere tra le due cellule figlie, passa per una seconda fase di accrescimento (G2) e inizia poi la Mitosi (Fase M). Quest’ultima, a sua volta divisibile in sottofasi, termina con la divisione della cellula madre in due cellule figlie perfettamente identiche tra loro che avranno ciascuna metà del contenuto in organelli, DNA e molecole varie della cellula progenitrice.

Detta così sembra semplice ma questo ciclo, come tutto nelle cellule, è portato avanti da un complesso sistema di proteine che svolgono fisicamente i vari compiti necessari all’accrescimento, alla replicazione del DNA, alla separazione delle cellule figlie e che si regolano a vicenda per fare sì che alcune (per esempio le Cicline) siano attive solo in determinate fasi del ciclo e non in altre.

 un ciclo cellulare con alcune delle proteine che lo regolano.
Immagine 2 : un ciclo cellulare con alcune delle proteine che lo regolano. Le frecce gialle indicano che una proteina ne attiva un’altra, le T rosse indicano che una proteina ne inibisce un’altra.

Un ciclo cellulare “annotato” con le varie proteine regolatrici tipiche delle varie fasi è più simile all’Immagine 2 che alla 1.

Salta subito all’occhio che questo sistema è estremamente complesso e quindi anche estremamente fragile.

Infatti un danno che impedisca uno dei suoi passaggi può bloccare anche i passaggi successivi portando alla mancata duplicazione della cellula.
Per un organismo pluricellulare però una cellula in sciopero, che non si riproduce, è poco rilevante. Per ogni cellula che non riesce a duplicarsi ce ne saranno altre pronte a prendere il suo posto una volta che questa sia morta.
I problemi sorgono quando, viceversa, una cellula si duplica troppo.

Il ciclo cellulare ha in se le potenzialità per andare avanti in maniera quasi automatica, controllato da alcuni Checkpoints (o punti di controllo) che sono dei momenti in cui il ciclo cellulare si arresta a meno che la cellula non abbia raggiunto determinati requisiti.

Come possiamo notare dall’Immagine 3, i tre Checkpoints principali solo in fase G1, G2 e M.

Ognuno di essi ha la capacità di bloccare la cellula in quella fase impedendole di passare alla successiva e sono regolati da alcune delle proteine dell’Immagine 2, le Cicline.

Immagine 3: i tre Checkpoints del Ciclo Cellulare
Immagine 3: i tre Checkpoints del Ciclo Cellulare

I meccanismi di controllo che regolano la proliferazione delle cellule del corpo consistono essenzialmente in molecole segnale provenienti dall’esterno della cellula che le “dicono” di restare quiescente in Fase G0 (cioè di non far partire il ciclo cellulare) oppure che modulano, agendo sui Checkpoints, le fasi del ciclo cellulare una volta che questo si sia avviato per decidere quanto le cellule debbano proliferare e quando debbano smettere.

Ora possiamo finalmente arrivare al punto, chiedendoci cosa sia il cancro.

Capita che una cellula accumuli nel corso degli anni mutazioni nel proprio genoma e alla lunga questo può impedirle di rispondere correttamente alle molecole segnale che le vietano di proliferare. Quando questo capita la cellula si moltiplica senza più il controllo da parte dell’organismo creando una massa di cellule chiamata appunto cancro. Un cancro può essere benigno quando la massa di cellule rimane localizzata dove ha avuto origine oppure maligno quando alcune cellule acquisiscono la capacità di migrare in altre zone del corpo dando il via ad una metastasi.

Questo può avvenire perché la perdita del controllo del ciclo cellulare significa che queste cellule, a differenza di quelle sane, continueranno a riprodursi anche nel caso in cui il loro genoma sarà danneggiato a tal punto da modificare la funzione e le capacità della cellula.Dato che il cancro deriva da mutazioni diverse che avvengono in tipi cellulari diversi è erroneo parlare di lui al singolare, perché essenzialmente ogni tumore ha una sua storia, dei suoi sintomi peculiari e un suo decorso.

Le cause delle mutazioni che portano a sviluppare il cancro sono molte.

Alcuni tipi di tumori insorgono per una predisposizione ereditaria, cioè dal fatto che le mutazioni che gli possono dare il LA ci vengono direttamente da mamma o papà. Molto più spesso invece ci sono agenti ambientali che causano le mutazioni ex novo, come le sostanze cancerogene contenute ad esempio nel fumo di sigaretta o l’alcool etilico, oppure agenti fisici come i raggi UV dai quali il corpo si difende producendo melanina e abbronzandosi. Tutti questi fattori sono da considerare fattori di rischio perché sviluppare un tumore non segue una relazione dose/risposta (cioè non ci sono tumori lievi se fumiamo poco e tumori gravi se fumiamo tanto) ma è una risposta del tipo acceso/spento (cioè o ti viene oppure no) che ha una certa probabilità di accadere ad ogni esposizione.

 

Riguardo a Daniele Chignoli

Daniele Chignoli
Daniele Chignoli è dottore magistrale in Biologia, con un master in "Biosicurezza delle biotecnologie vegetali". La passione per la divulgazione scientifica lo ha portato a curare, a partire dal 2013, il progetto online "La Scienza in Pillole", inizialmente solo una pagina Facebook e poi anche blog.

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