Extracellular matrix-degrading enzymes and control of fibroblast growth factor-2 (FGF-2) signaling in pediatric glioma cell lines

L’obiettivo principale del mio progetto di ricerca è stato analizzare il ruolo di due enzimi che degradano la matrice extracellulare, l’“heparanase” (HPSE) e la “membrane-type 1 matrix metalloproteinase” (MT1-MMP), nei gliomi pediatrici. Ho trascorso i primi due anni di Dottorato nel laboratorio del Dott. Maurizio Onisto (Università di Padova). Ho poi continuato il mio lavoro presso la New York University School of Medicine, sotto la supervisione del Prof. Paolo Mignatti, il cui lavoro sperimentale è focalizzato sull’approfondimento dei meccanismi molecolari alla base dell’attivazione del segnale intracellulare da parte di MT1-MMP e del suo inibitore fisiologico, il “tissue inhibitor of metalloproteinases-2” (TIMP-2). I gliomi, i più comuni tumori cerebrali primari, comprendono un gruppo eterogeneo di neoplasie che originano dalle cellule gliali. Nonostante i recenti progressi raggiunti nel trattamento e nel controllo di tali tumori, la prognosi dei bambini affetti da glioma, ed in particolare dalle sue forme più aggressive, rimane tuttora infausta. Pur essendo confinati nell’organo nel quale originano, i gliomi possono invadere tutte le aree del cervello. Uno degli eventi più importanti che caratterizzano l’invasività dei gliomi è costituito dalla degradazione della matrice extracellulare, un complesso meccanismo che coinvolge enzimi sia glicosidici sia proteolitici. HPSE è una endo-β-D-glucuronidasi secreta nella matrice extracellulare, nella quale taglia le catene di eparan solfato dei proteoglicani solubili e legati alla membrana. MT1-MMP, una proteasi legata alla membrana e composta da un dominio catalitico extracellulare e da una piccola coda citoplasmatica, è coinvolta nella degradazione proteolitica di proteine extracellulari e di membrana. Elevati livelli di HPSE e MT1-MMP sono stati riscontrati in numerosi tipi di tumore e tale evidenza sottolinea il ruolo chiave che essi svolgono nell’invasività tumorale e nella formazione di metastasi. In questo studio sono state caratterizzate cinque linee cellulari di glioma pediatrico derivanti da diversi tipi di glioma: due glioblastomi multiformi, un astrocitoma anaplastico, un astrocitoma diffuso ed un astrocitoma pilocitico. Con lo scopo iniziale di esaminare il ruolo di MT1-MMP nell’attivazione del segnale indotto dall’FGF-2, è stata inoltre utilizzata una linea cellulare di carcinoma mammario, la quale non esprime MT1-MMP e perciò rappresenta un modello ideale per studiare la regolazione della sua espressione. I dati riportati mostrano che, nelle cellule di carcinoma mammario, MT1-MMP regola l’attivazione del segnale intracellulare da parte del “fibroblast growth factor-2” (FGF-2) e controlla il legame di questo fattore di crescita alla superficie delle cellule. Nelle cellule di astrocitoma pediatrico non è stata identificata alcuna chiara correlazione tra espressione di HPSE, MT1-MMP o FGF-2 ed aggressività tumorale. I risultati inoltre dimostrano che il silenziamento genico di HPSE in una linea cellulare di glioblastoma pediatrico non influenza l’espressione del “vascular endothelial growth factor” (VEGF) o la proliferazione cellulare, ma determina la sovraespressione della “matrix metalloproteinase-2” (MMP-2) e di MT1-MMP. Inoltre, nelle cellule di glioma, l’attivazione di ERK1/2 da parte di FGF-2 non correla con l’espressione di MT1-MMP e risulta modificata dal trattamento con un inibitore di MMP. Infine, in tutte le cellule di glioma, anche TIMP-2 regola l’attivazione del segnale intracellulare. In conclusione, i risultati ottenuti mostrano che MT1-MMP non ha gli effetti nelle cellule di carcinoma mammario e di glioma pediatrico, indicando l’esistenza di un differente e più complesso meccanismo di controllo del segnale intracellulare. La caratterizzazione delle linee cellulari di astrocitoma pediatrico presentata in questa tesi offre una più completa conoscenza di questo gruppo di tumori ancora poco studiati.