oncologia

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Nemmeno le feste natalizie mi impediscono di scrivere qualcosa. Ammetto che ciò di cui sto per scrivere è un argomento che mi è sempre molto interessato, ed è anche di forte forte attualità. Anche il nome ha il suo fascino: Immunosorveglianza. L’immunosorveglianza è un termine generico, e si intende la capacità del sistema immunitario di monitorare il nostro organismo e di proteggerlo. Il nostro sistema immunitario si è evoluto per milioni di anni ed ha sviluppato due proprietà estremamente importanti: la specificità e la memoria La prima è la capacità di attivarsi unicamente in seguito al contatto con un antigene specifico, dove per antigene intendiamo componenti strutturali di origine proteica. A questo dobbiamo aggiungere l’enorme diversificazione che il SI è in grado di sviluppare. Con questo intendo che la capacità delle cellule dell’immunità specifica di riconoscere antigeni estranei è teoricamente infinita. Esistono in linea teorica cellule specifiche per ogni antigene possibile. Sia la specificità che la diversificazione sono dovute a dei recettori espressi sulla membrana delle cellule immunitarie, i quali presentano delle aree ipervariabili e che corrispondono ai siti di legame con l’antigene. La seconda proprietà è la memoria, ovvero la capacità di conservare anche per tutta la vita dell’individuo, dopo una reazione immunitaria, delle cellule (chiamate cloni memoria) in grado, se dovessero rivenire a contatto con lo stesso antigene, di attivare una risposta immunitaria più rapidamente della volta precedente e molto più forte. Su queste due proprietà si basano i vaccini di cui tanto sentiamo parlare. Si stimola il nostro sistema immunitario con antigeni di microrganismi, in modo da generare una risposta immunitaria specifica che lasci una memoria.
C’è poi una terza caratteristica del nostro sistema immunitario, che è fondamentale come e quanto le altre due, e che se viene a mancare genera malattie estremamente gravi: sto parlando della tolleranza. La tolleranza è la capacità di generare una risposta immunitaria soltanto nei confronti di antigeni estranei all’organismo (non-self), e di tollerare gli antigeni propri dell’organismo (self). Se questa tolleranza si dovesse rompere, come a volte accade, si genererebbero delle malattie auto-immunitarie, come l’artrite reumatoide, la sclerosi multipla e, purtroppo, molte altre ancora.
Prima di venire al dunque, vorrei solo ricordare brevemente quali sono le componenti del sistema immunitario. Nonostante quello che ho detto fino ad ora, esiste anche una parte del sistema immunitario che è aspecifico. E’ quello evolutivamente più antico, a giudicare dal fatto che lo possiedono anche invertebrati. Nonostante sia aspecifico, e quindi reagisca indipendentemente dalla natura dello stimolo, è estremamente importante per due motivi: innanzitutto è molto più rapido ad attivarsi rispetto all’immunità specifica, secondo è indispensabile per attivare quest’ultima. Dell’immunità aspecifica fanno parte le cellule fagocite professioniste, come i Macrofagi, i Granulociti, cellule presentanti l’antigene come le Cellule Dendritiche (DC), e infine delle cellule ad attività citotossica come le cellule Cellule Natural Killer (NK).
Del sistema immunitario specifico, invece, fanno parte i Linfociti B e i Linfociti T . I primi sono i responsabili della produzione di Anticorpi. Gli anticorpi sono proteine che generalmente vengono secrete da queste cellule, e sono una delle armi dell’immunità specifica. Gli anticorpi infatti sono antigene-specifici. I linfociti T si dividono in diverse sottopopolazioni, ma in genere si distingono in Helper e Citotossici. Normalmente vengono chiamati CD4+ i primi e CD8+ i secondi, in base alla presenza della proteina CD4 o CD8 in membrana. I CD4+ sono diciamo i direttori d’orchestra dell’immunità specifica. I linfociti CD8+ sono invece dei Killer cellulari.
Benissimo. dopo questo intenso ripasso, veniamo al clou. L’immunosorveglianza è quindi la capacità di tutto il sistema immunitario di vigilare, monitorare, insomma, tutto quello che volete. In genere però si usa questo termine per indicare la sorveglianza nei confronti dei Tumori. La capacità del nostro sistema immunitario di riconoscere e distruggere le cellule tumorali è stata oggetto di molti dibattiti. E’ risaputo che, in caso di immunodeficienza,il rischio di sviluppare tumori (anche molto rari) è più alto rispetto ai non immunodeficienti. In vitro, le cellule NK e i Linfociti T CD8+ sono in grado di uccidere le cellule tumorali. Le masse tumorali contengono spesso cellule del sistema immunitario attivate. C’è anche da dire che, nei casi di immunodeficienza la maggiorparte dei tumori sono di origine virale (Sarcoma di Kaposi,Linfoma di Burkitt ecc..). Quindi, sicuramente il nostro SI ha un ruolo nell’immunosorveglianza, ma è ancora da definire quanto sia importante.
La domanda che vi sareste dovuti porre è: Le cellule tumorali non sono comunque componenti del self? Come fa il nostro sistema immunitario a riconoscerle? A questa domanda ci sono diverse risposte. Le cellule tumorali possono esprimere proteine alterate (ricordiamo che le cellule tumorali accumulano numerose mutazioni genetiche, che si riflettono sulla proteina stessa), e che potrebbero essere riconosciute come non self dalle cellule del sistema immunitario. In questo caso avremmo l’azione sia di CD8+ che di anticorpi prodotti da Linfociti B. Alcuni tumori possono esprimere proteine che normalmente non dovrebbero essere espresse, ad esempio proteine fetali, come l’alfafetoproteina. Se i tumori sono di origine virale, le cellule possono esprimere proteine virali.
Se il sistema immunitario riuscisse ad attivarsi in risposta a questi antigeni alterati, teoricamente si potrebbe avere la distruzione delle cellule tumorali. A questo proposito si sono sviluppate diverse tecniche nella terapia dei tumori, che sfruttano il sistema immunitario dell’ospite. Prima fra tutte, i cosiddetti vaccini tumorali. Che non sono, come i vaccini comuni, mezzi di prevenzione, ma vere e proprie terapie. Si basano sulla formulazione di vaccini contenenti antigeni tumorali, che dovrebbero stimolare il sistema immunitario e che dovrebbero quindi indirizzarlo contro le cellule neoplastiche. Vi potreste chiedere a cosa serva vaccinare con proteine che sono già presenti nel tumore, non dovrebbero bastare quelle? Innanzitutto nelle formulazione dei vaccini si aggiungono sempre degli “adiuvanti” ovvero molecole che aumentano l’entità della risposta immunitaria in modo aspecifico. Secondo, lo scopo è quello di potenziare una risposta immunitaria già avviata, non quella di crearne una ex novo. Per alcuni tipi di tumore si dispongono di vaccini contenenti già degli antigeni che è noto il tumore esprima. Infatti ci sono diversi casi i cui il tumore si presenta allo stesso modo in tutti i pazienti. Negli altri casi, in cui non si riesca a trovare un profilo antigenico noto, è possibile ricavare gli antigeni direttamente dalle cellule tumorali stesse.
Risultati sperimentali sembravano essere abbastanza promettenti. Ma l’applicazione clinica non ha dato gli effetti sperati. Questo per diversi motivi. Innanzitutto, se un tumore ha evaso l’immunosorveglianza dell’ospite e si è accresciuto, evidentemente è perché le cellule tumorali hanno imparato ad evadere il sistema immunitario proprio come riescono a farlo numerosi microrganismi. Se, infatti, le cellule tumorali sono sottoposte ad una forte pressione selettiva, dovuta a chemioterapici o all’immunoterapia, è probabile che vengano selezionati i cloni via via più resistenti, i quali riusciranno ad espandersi, rendendo così inefficace la terapia. Alla fine ciò che avviene in un tumore è un processo microevolutivo, in cui da una cellula iniziale si generano dei cloni i quali si differenziano man mano tra di loro accumulando mutazioni.
Ci sono diversi modi attraverso i quali è possibile evadere il sistema immunitario. Ad esempio riducendo l’espressione dell’antigene, oppure esprimendo proteine in grado di inattivare le cellule immunitarie (famosa è la coppia FAS / FAS-Ligando). Inoltre la popolazione di cellule in un tumore è molto eterogenea, e non tutte le cellule esprimono gli stessi antigeni. Pertanto è complicato vaccinare il paziente contro tutti gli antigeni. (è anche vero che non tutti gli antigeni tumorali sono immunogeni, ma soltanto pochi di essi riescono ad attivare una risposta). Quindi, nonostante, almeno in linea teorica l’immunoterapia presenti molti vantaggi rispetto alle tradizionali terapie anti-neoplastiche, ci sono diversi aspetti che ne riducono l’efficacia. Tra diversi anni se si riusciranno a migliorare i protocolli terapeutici sarà possibile sperare in risultati migliori.
Va anche detto che i vaccini antitumorali non sono l’unica arma dell’immunoterapia. Attualmente sono disponibili farmaci a base di anticorpi monoclonali che sono specifici nei confronti di particolari proteine tumorali di membrana. Il legame dell’anticorpo al suo antigene ne determina il blocco funzionale ed una più facile eliminazione della cellula tumorale. Un esempio è il Trastuzumab, (di solito i farmaci il cui nome termina con Ab sono degli anticorpi monoclonali) che è rivolto contro una proteina della famiglia degli EGFRs. Gli EGFRs, o recettori per il fattore di crescita dell’epidermide, sono dei recettori Tirosina Cinasi che sono molto spesso iper attivati nei carcinomi mammari, polmonari, epatici. Anche in alcune leucemie e linfomi. Esistono 4 recettori appartenenti a questa famiglia: ErbB1,2,3 e 4. Il farmaco in questione è rivolto contro il recettore ErbB2. Essendo quindi un oncogene, se un anticorpo si lega alla porzione extracellulare di questo recettore bloccandolo, la cellula tumorale non avrà più gli stessi stimoli che aveva prima e, se la terapia funziona, il tumore dovrebbe regredire.

Questo è quanto. Se avete dubbi, o domande o se notate errori usate i commenti. Alla prossima.

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Che titolo altisonante, anche se ci tengo a precisare che, purtroppo, non è una mia invenzione. Pomposità a parte, il titolo dice il vero, e dice il vero perchè la proteina p53 (che si chiama così perchè pesa 53 Kd.. Fantasia portami via) è una delle maggiori attrici nella salvaguardia dell’integrità del genoma. Quindi ritengo opportuno dedicarle un modesto post in questo sito. All’inizio degli anni 90 del secolo scorso, si è scoperto che una malattia ereditaria, la sindrome di Li-Fraumeni, era dovuta a delle mutazioni del gene TP53, che codifica appunto per p53. I portatori di questa grave patologia hanno un’incidenza mostruosa di determinati tipi di tumori (leucemie, cancro al seno, al cervello, ecc..).
In oncologia molecolare, i geni si classificano in proto-oncogeni e in oncosoppressori. I primi sono dei geni che, normalmente, sono indispensabili alla fisiologia cellulare, ma in determinati casi, se mutati, ed iperattivati si trasformano in oncogeni, ovverossia in geni responsabili nella generazione e /o nella progressione di un tumore. Appartengono a questa classe geni che codificano per fattori di crescita, per i recettori dei fattori di crescita e molti altri ancora: le mutazioni a questi geni si comportano come mutazioni dominanti. Gli oncosoppressori sono il contropeso degli oncogeni. Sono dei geni che normalmente hanno una funzione negativa sulla crescita e sulla proliferazione cellulare e molti di loro sono mutati ed inattivati in numerosi tipi di tumori. In questo caso, le mutazioni seguono il modello recessivo. Questa teoria viene anche detta la “teoria dei due colpi”  (two hits, in inglese) di Knudson, ovvero che sono necessarie due lesioni genetiche per inattivare  un oncosoppressore. P53 si comporta come un oncosoppressore.
L’importanza di p53 come oncosoppressore è stata dimostrata dal fatto che  circa la metà dei tumori umani è costituita da cellule che portano una mutazione (puntiforme od estesa) ad entrambi gli alleli di p53.  Il ruolo di p53 nei tumori è stato chiarito dal medico Bert Vogelstein (Laureato, tra le altre cose in matematica). Questo ci dice anche però che p53 non è l’unico oncosoppressore, perchè rimane fuori l’altra metà.
Qual’è la funzione di p53? Quando sottoponiamo una cellula a stress (ossidativo, chimico, o ad esempio sottoponendola a raggi gamma o UV, ovviamente in dosi subletali) notiamo che la cellula, se prima proliferava, cessa di proliferare, entra in senescenza, e molto probabilmente terminerà la sua vita attraverso l’apoptosi. Se andiamo a vedere cosa succede a livello molecolare in questi processi, noteremo, tra le altre cose, un aumento di concentrazione di p53.
Per capire meglio la funzione di P53 devo introdurre il concetto di punto di controllo, o check point. Sono delle fasi del ciclo cellulare in cui si verifica se è tutto ok (se il DNA è integro, perfettamente replicato, se c’è tutto il necessario alla cellula per procedere oltre). Se è tutto ok, la cellula procede oltre e terminerà con la mitosi. Se invece qualcosa dentro la cellula urla: “Huston, abbiamo un problema” tutto viene bloccato. Se si riescono a “correggere gli errori” si può procedere, altrimenti la cellula si blocca irreversibilmente. Questi check point sono stati descritti anche dal punto di vista molecolare. In diversi casi, quindi, un danno al DNA (che può essere una rottura del doppio filamento dovuto a radiazioni ionizzanti)  non porta, come si potrebbe pensare, ad un’attivazione del suo gene, ma soltanto alla stabilizzazione ed alla attivazione funzionale della proteina già presente nel citoplasma. La sua stabilizzazione si ottiene inibendo la sua degradazione. L’attivazione di p53 porta al suo legame al DNA e alla trascrizione di numerosi altri geni. P53 si comporta quindi come un fattore di trascrizione. Questa proteina è stata studiata anche dal punto di vista strutturale e si è visto che il suo dominio di legame con il DNA (DNA-Binding-Domain) è quello più frequentemente colpito dalle mutazioni (in particolare la regione compresa tra l’amminoacido 102 all’amminoacido 292). Questo video è molto interessante, perchè oltre a mostrare la struttura tridimensionale della proteina, mostra come interagisce col DNA.

p53-DNA Complex

Pensate che è possibile aumentare la concentrazione di p53 iniettando nella cellula del DNA a doppio filamento danneggiato., dimostrando che la via di attivazione di p53 è proprio quella del danneggiamento del DNA.
Uno dei geni attivati da p53 è il gene di p21 (lascio voi indovinare perchè si chiami così..). P21 è la responsabile dell’arresto del ciclo cellulare. infatti, come aumenta p53, aumenta anche p21. Se la cellula riesce a riparare il danno, il blocco può essere rimosso, altrimenti p53 promuove l’apoptosi della cellula. Questo è un meccanismo di sicurezza notevole: se la cellula col DNA danneggiato viene eliminata si abbassano notevolmente i rischi che le cellule si trasformino in cellule neoplastiche.
Questo schema, tratto da una review, riassume molto bene la centralità di p53 nei meccanismi preposti al controllo dell’integrità genomica:

Bai, L., Zhu, W., G., p53: Structure, Function and Therapeutic Applications

Capirete dunque quale sia l’importanza di questa proteina nella fisiologia cellulare! Certo che non è l’unica attrice, ma agendo come fattore trascrizionale, un suo mancato funzionamento compromette la funzione di moltissimi altri geni. Inoltre, essendo attivata dal danno al DNA, viene giustamente chiamata guardiano del genoma.
P53 è una proteina molto studiata. E’ nota la sua funzione ed è noto il suo ruolo nella genetica del cancro. Sono addirittura in fase di sperimentazione delle terapie contro il cancro che si basano sul riprsitino della funzione di p53. Sono stati infatti progettati dei vettori virali, degli adenovirus, (dei virus ingegnerizzati, tanto per intenderci.. potete leggervi il post precedente su Baculovirus) che contengono nel loro genoma la versione p53 normale e funzionante. Infettando le cellule tumorali con questi virus, si ripristinerebbe la funzione di p53 e questo porterebbe ad una regressione del tumore. Inoltre, i virus usati non sono pericolosi per l’uomo e soprattutto non integrano il loro genoma nel nostro, evitando quindi una serie di problemi, come la generazione stessa di altri tumori.
Spero di non avervi annoiato. se notate errori o avete domande, sapete cosa fare!

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