Metabolic and mitochondrial remodelling in cisplatin resistance: studies on ovarian cancer cells and derived cytoplasmic hybrids

L’utilizzo del cisplatino nel trattamento del cancro all’ovaio è tutt’oggi limitato dall’insorgenza di chemioresistenza. Nonostante siano stati evidenziati numerosi meccanismi implicati nella resistenza al cisplatino, questo fenomeno non è ancora stato del tutto chiarito. Lo scopo di questo studio è stato quindi quello di identificare quali altre strategie vengano sfruttate dalle cellule tumorali per sfuggire alla citotossicità indotta dal cisplatino in modo da prevenire o superare la resistenza attraverso l’utilizzo di nuovi approcci farmacologici. L'aumento della glicolisi anaerobica, anche in presenza di alte concentrazioni di ossigeno (effetto Warburg), è la più nota e meglio conosciuta alterazione del metabolismo energetico utilizzato dalle cellule tumorali come strategia per adattarsi e crescere in modo indipendente dalla disponibilità del substrato. Queste evidenze scientifiche ci hanno suggerito di indagare l'ipotesi che una simile strategia possa essere rilevante nell’insorgenza della resistenza al cisplatino. Recentemente è stato dimostrato che solo ~1% del platino intracellulare si lega al DNA nucleare, mentre la gran parte del farmaco interagisce con altri siti nucleofili tra cui fosfolipidi, proteine di membrana, RNA e DNA mitocondriale. Il mtDNA, a differenza del nDNA, non possiede sistemi di riparazione efficaci ed è quindi più suscettibile all’insorgenza di mutazioni e trasformazioni oncogeniche spesso associate allo sviluppo del cancro, perdita di oncosoppressori, attivazione di oncogeni e ad alterazioni della funzionalità mitocondriale correlata ad aumento dell'attività glicolitica. Pertanto, l'obiettivo di questo studio è stato quello di studiare il metabolismo energetico e la funzione mitocondriale delle cellule di cancro ovarico sensibili (2008) e resistenti (C13) al cisplatino utilizzando diversi approcci sperimentali. I risultati hanno evidenziato che le cellule resistenti presentano una significativa riduzione dell'attività della catena respiratoria correlata ad una minore massa mitocondriale, alterata morfologia mitocondriale nonché un profilo metabolico tipico di un fenotipo lipogenico. Per studiare il ruolo del mtDNA e del nDNA nel rimodellamento metabolico e mitocondriale osservato nella linea resistente al cisplatino, le cellule tumorali (2008-C13) sono state utilizzate per generare ibridi transmitocondriali (H2008-HC13). Il DNA mitocondriale delle cellule parentali e degli ibridi citoplasmatici è stato quindi sequenziato, mostrando polimorfismi simili, ma non patologici. È interessante notare che, le differenze metaboliche e mitocondriali evidenziate nelle linee tumorali, non vengono mantenute nei rispettivi cibridi dimostrando che la riprogrammazione metabolica delle cellule C13 non è influenzata dal mtDNA, ma è controllata da fattori nucleari. Alla luce di tali dati, è stata quindi valutata l’attività di alcuni noti fattori di trascrizione (HIF-1α e c-Myc) coinvolti nella riprogrammazione metabolica delle cellule tumorali ed è stata evidenziata una diversa espressione di alcuni dei loro geni target implicati nel flusso glicolitico. Infine il profilo metabolico delle linee 2008-C13 è stato delineato mediante LC-MS da cui sono emerse interessanti differenze nel contenuto lipidico, amminoacidico e di alcuni noti agenti antiossidanti.