Dottorato in TECNOLOGIE BIOMEDICHE INNOVATIVE IN MEDICINA CLINICA

Titolo della tesi: Targeting the DNA-repair chromatin-modifier protein SMYD3 as a potential epigenetics-based therapy for gastric cancer

Il tumore dello stomaco è la terza causa più frequente di morte per cancro nel mondo. Poiché viene spesso diagnosticato in fase avanzata, la prognosi è generalmente sfavorevole, con una sopravvivenza media inferiore ad un anno. Sebbene la chemioterapia costituisca attualmente il trattamento principale, la sua efficacia risulta spesso compromessa dalla ricomparsa della malattia e dall’insorgenza di resistenze farmacologiche, sottolineando l’urgenza di sviluppare nuove strategie terapeutiche. La metiltransferasi SMYD3 è overespressa nel 50% dei tumori gastrici e la sua attività oncogenica contribuisce alla progressione tumorale. In questo lavoro è stato studiato il ruolo di SMYD3 nei meccanismi di riparo del danno al DNA nella neoplasia gastrica. Mediante co-immunoprecipitazione (Co-IP) sono state identificate interazioni specifiche tra SMYD3 e le proteine della ricombinazione omologa (HR), indicando un suo coinvolgimento nelle diverse fasi della cascata di riparo. Questa osservazione ha suggerito un possibile ruolo di SMYD3 anche negli eventi iniziali della risposta al danno, come rimodellatore della cromatina. Pertanto, utilizzando il sistema ER-AsiSI in cellule tumorali gastriche, sono stati analizzati, mediante immunoprecipitazione della cromatina (ChIP), sia i marchi istonici associati alla risposta al danno sia il reclutamento delle proteine HR sul sito di rottura. Analisi in silico e in vitro hanno dimostrato che ATM, una chinasi chiave nella risposta al danno, fosforila SMYD3 sulla treonina 22. Il ruolo di questa fosforilazione su SMYD3 è stato dimostrato in cellule tumorali gastriche e in vivo, su estratti proteici derivati da tessuti di pazienti affetti da tumore gastrico, sottoposti a terapia neoadiuvante. Inoltre, mediante Co-IP, è stato dimostrato che la fosforilazione di SMYD3 mediata da ATM è essenziale per la formazione del complesso HR. L’inibizione di SMYD3 determina un blocco totale del riparo HR e un blocco parziale del non-homologous end joining (NHEJ). Pertanto, è stata valutata l’efficacia di una strategia terapeutica basata sull’inibizione combinata di SMYD3 e PARP, con l’obiettivo di ottenere una completa soppressione del riparo del DNA mediante meccanismo di letalità sintetica. L’approccio è stato validato in cellulo, in sferoidi e in organoidi derivati da pazienti con neoplasia gastrica. Infine, per superare la resistenza acquisita agli inibitori di PARP, le cellule tumorali gastriche sono state rese resistenti ad Olaparib, dimostrando che l’inibizione di SMYD3 ne ripristina la sensibilità. Nel complesso, questi risultati dimostrano un nuovo ruolo di SMYD3 come regolatore chiave della risposta al danno del DNA nel tumore gastrico. Combinando approcci meccanicistici con approcci traslazionali, questo studio ha evidenziato come l’inibizione di SMYD3, da sola o in associazione all’inibizione di PARP, possa rappresentare una strategia terapeutica promettente per compromettere i meccanismi di riparo del DNA e indurre la morte delle cellule tumorali gastriche. Da un punto di vista terapeutico, questi dati dimostrano che SMYD3 rappresenta un potenziale bersaglio farmacologico di grande interesse nel tumore gastrico.