Gli inibitori di JAK e la curcumina frenano la senescenza indotta dai raggi UV nelle cellule di un paziente con xeroderma pigmentoso
Nei melanociti di un paziente con xeroderma pigmentoso, gli inibitori di JAK e i curcuminoidi hanno ridotto le cellule senescenti e la segnalazione infiammatoria del SASP dopo danno al DNA.
Riepilogo
La xeroderma pigmentosum (XP) è una rara condizione ereditaria in cui la pelle non è in grado di riparare i danni causati dal sole. I pazienti invecchiano precocemente e presentano tassi molto elevati di tumori della pelle. I ricercatori hanno trasformato cellule staminali di un paziente con XP in melanociti, le cellule che producono il pigmento, e hanno scoperto che la luce UV o il farmaco cisplatino, che danneggia il DNA, spingevano queste cellule verso la senescenza, uno stato in cui smettono di dividersi e rilasciano segnali infiammatori. Hanno testato 12 farmaci in grado di eliminare le cellule senescenti (senolitici) e 15 farmaci in grado di attenuare l'infiammazione (senomorfici). Gli inibitori di BCL-2 e HSP90 hanno eliminato le cellule senescenti, ma hanno colpito anche i melanociti sani. Gli inibitori di JAK baricitinib e upadacitinib, insieme ai curcuminoidi curcumina ed EF24, hanno ridotto le cellule senescenti e l'attività dei geni infiammatori, anche dopo l'esposizione ai raggi UV. Il lavoro è stato condotto solo su cellule in coltura, quindi rappresenta un primo passo.
Riepilogo Dettagliato
Lo xeroderma pigmentosum (XP) è una malattia ereditaria in cui un difetto della riparazione per escissione dei nucleotidi impedisce alla pelle di riparare i danni causati dai raggi ultravioletti. I pazienti vanno incontro a fotoinvecchiamento accelerato, a un rischio di melanoma circa 2.000 volte più alto e a un rischio di tumori cutanei non melanoma 10.000 volte più alto; inoltre, dal 20 al 55% sviluppa un declino neurologico. In Giappone l'incidenza è di 10–25 casi per milione, circa dieci volte i tassi occidentali, in gran parte a causa di una mutazione fondatrice di XPA. L'assistenza si limita all'evitamento del sole e all'asportazione dei tumori, perciò gli autori si sono chiesti se la senescenza cellulare sia alla base dell'invecchiamento cutaneo precoce e se possa essere un bersaglio terapeutico.
Il gruppo ha differenziato cellule staminali pluripotenti indotte di un paziente XP-A e di un individuo sano in melanociti (XP-iMC e HC-iMC), confermandone l'identità tramite l'espressione di MITF e SOX10. L'esposizione ai raggi UV (150 J/m²) o a 1 µM di cisplatino, che provoca legami crociati riparati dalla stessa via delle lesioni da UV, ha prodotto nelle XP-iMC una colorazione per γH2AX, marcatore di danno al DNA, più intensa rispetto alle cellule sane. Entrambi gli stress hanno aumentato in modo significativo le XP-iMC positive alla SA-β-gal e l'espressione di alcuni geni del SASP. Il cisplatino ha dato una frazione senescente più alta e un dosaggio più uniforme, quindi è stato usato per lo screening.
Per i senolitici, la senescenza è stata indotta con cisplatino per 6 giorni, seguiti da 3 giorni di esposizione a 12 farmaci candidati. I melanociti sani sono stati colpiti in modo trascurabile, mentre le XP-iMC trattate con cisplatino sono risultate più sensibili agli inibitori della famiglia BCL-2 (ABT-263, A-1331852, A-1155463, S63845) e agli inibitori di HSP90 (17-DMAG, ganetespib). Tuttavia, i melanociti sono risultati più vulnerabili dei cheratinociti anche senza induzione di senescenza, il che solleva dubbi sull'ottimizzazione della dose, e ABT-263 ha una nota tossicità piastrinica. Questo ha orientato gli autori verso gli agenti senomorfici.
Quindici senomorfici sono stati somministrati contemporaneamente al cisplatino per 6 giorni e valutati con colorazione SPiDER-βGal e citometria a flusso (tre repliche biologiche, ANOVA a una via con test di Tukey). Quattro hanno ridotto in modo significativo la frazione senescente: gli inibitori di JAK baricitinib e upadacitinib e i curcuminoidi curcumina ed EF24. Il sequenziamento dell'RNA ha mostrato che il cisplatino attivava l'interazione citochine-recettori delle citochine e le vie JAK/STAT e PI3K/AKT, e che il trattamento le riportava verso il basso, anche se le risposte dei geni del SASP differivano tra le classi di farmaci. Il terreno condizionato proveniente da XP-iMC senescenti ha indotto SA-β-gal in cellule fresche, indicando una senescenza paracrina.
Poiché il cisplatino è solo un modello sostitutivo, gli esperimenti sono stati ripetuti con UV a bassa dose (40 J/m²). UV e cisplatino hanno attivato geni condivisi legati alla senescenza. Il trattamento senomorfico ha ridotto in modo significativo le cellule positive alla SA-β-gal ai giorni 3 e 6, e il sequenziamento dell'RNA ha mostrato una down-regolazione della segnalazione di citochine, JAK/STAT e PI3K/AKT e di diversi geni del SASP indotti dai raggi UV.
Le evidenze sono preliminari. Si basano su una sola linea derivata da un paziente XP-A confrontata con un solo controllo sano, in vitro, con repliche in triplicato e senza dati su animali o esseri umani. I farmaci sono stati somministrati insieme al danno, quindi si è testata la prevenzione e non l'eliminazione di una senescenza già stabilita. Gli inibitori di JAK comportano rischi di immunosoppressione sistemica, che sono rilevanti in una popolazione predisposta ai tumori; sicurezza e via di somministrazione restano quindi questioni aperte.
Risultati Principali
- UV (150 J/m²) and 1 µM cisplatin both increased γH2AX DNA-damage staining and SA-β-gal-positive cells in XP-A melanocytes, with minimal UV-dependent γH2AX increase in healthy control melanocytes
- Of 12 senolytics tested, BCL-2-family inhibitors (ABT-263, A-1331852, A-1155463, S63845) and HSP90 inhibitors (17-DMAG, ganetespib) selectively reduced viability of cisplatin-treated XP melanocytes
- Melanocytes were more sensitive than keratinocytes to senolytics even without senescence induction, complicating dosing
- Of 15 senomorphics tested, four (baricitinib, upadacitinib, curcumin, EF24) significantly reduced the senescent XP melanocyte fraction when given with cisplatin
- Cisplatin activated cytokine-cytokine receptor interaction, JAK/STAT and PI3K/AKT pathways, and senomorphic treatment down-regulated them
- Conditioned medium from senescent XP melanocytes induced SA-β-gal in fresh cells, supporting paracrine senescence
- The same senomorphics lowered SA-β-gal-positive cells at days 3 and 6 after low-dose UV (40 J/m²) and reduced several UV-induced SASP genes
Metodologia
Cellule staminali pluripotenti indotte provenienti da un paziente con XP-A e da un individuo sano sono state differenziate in melanociti e verificate tramite l'espressione di MITF e SOX10. La senescenza è stata indotta con raggi UV (150 J/m², oppure 40 J/m² per i test sui farmaci) o con cisplatino 1 µM per 6 giorni, quindi valutata mediante SA-β-gal, γH2AX, citometria a flusso con SPiDER-βGal, RT-qPCR e RNA-seq con GSEA. I senolitici sono stati aggiunti per 3 giorni dopo l'induzione della senescenza, mentre i senomorfici sono stati somministrati in modo concomitante. I dati sono espressi come medie di tre repliche e sono stati analizzati con test t a due code o con ANOVA a una via seguita dal test di Tukey.
Limitazioni dello Studio
Il modello utilizza una sola linea cellulare derivata da un paziente XP-A e un solo controllo sano in vitro, con replicati in triplicato e senza alcuna validazione su modelli animali o in ambito clinico. Il cisplatino è stato impiegato come sostituto dei raggi UV per lo screening, e i senomorfici sono stati somministrati contemporaneamente allo stimolo dannoso, anziché dopo l'instaurarsi della senescenza. La maggiore sensibilità dei melanociti ai senolitici e la tossicità piastrinica di ABT-263 limitano la traslabilità dei risultati. Nel testo fornito non sono stati dichiarati conflitti di interesse; il testo risultava inoltre troncato nella sezione Discussione.
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