Topi Ptc1 +/- come modello per la valutazione del rischio di esposizione alle basse dosi di radiazioni ionizzanti

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1 SIRR 2008 Trieste, giugno Topi Ptc1 +/- come modello per la valutazione del rischio di esposizione alle basse dosi di radiazioni ionizzanti Mirella Tanori BAS-BIOTEC-MED ENEA, C.R. Casaccia

2 La valutazione Motivazioni del rischio dello dovuto studio alle basse dosi dosi di radiazioni ionizzanti è una delle questioni centrali in radioprotezione Valutare il potenziale rischio dovuto all esposizione ambientale e soprattutto professionale alle basse dosi di RI Categorie a rischio di esposizione 1. Pazienti esposti per motivi diagnostici 2. Radiologi, medici, personale tecnico di radiologia 3. Piloti (radiazioni cosmiche) 4. Personale delle centrali atomiche, esercito 5. Minatori (RADON) Gli studi epidemiologici hanno dei limiti nel fornire una stima del rischio Studi in vivo su modelli animali hanno un ruolo importante in radioprotezione perché permettono di ottenere dati quantitativi sul rate dell effetto in relazione alla dose

3 =289 =441 Tot = 730 Di Majo et al., Radiation Research 146, (1996)

4 = 920 = 344 Tot = 1264 Di Majo et al., Radiation Research 138, (1994)

5 Studi in vivo sulle basse dosi richiedono un gran numero di animali per essere statisticamente significativi Modelli animali come topi geneticamente modificati altamente suscettibili alle radiazioni rappresentano uno strumento utile per la valutazione del rischio a basse dosi Una grande sfida per gli studi futuri in radioprotezione è quella di sviluppare modelli in vivo di cancerogenesi indotta da basse dosi di radiazioni

6 Topi knockout per il gene Ptc1

7 Sindrome di Gorlin Topi Ptc1 neo67/+ Difetti nello sviluppo Predisposizione tumorale Polidattilia Crescita eccessiva generalizzata Tumori dei tessuti molli Medulloblastoma Pathway di Sonic Hedgehog (Shh) gene Ptc1 pst mptc EXON 6 EXON pb pst NEO neol 400 pb wt mu

8 Sviluppo del cervelletto nel topo Postnatal day 1 (P1) Shh P21 ML EGL Secreto dalle cellule del Purkinje IGL Proliferazione delle CPGs Medulloblastoma: fallimento nel controllo della proliferazione delle cellule progenitrici dei granuli (CPGs)

9 Medulloblastoma tumore che origina dalle CGNPs si sviluppa nel cervelletto è il più comune tumore maligno dell età infantile (20% dei tumori cerebrali) notevole tendenza a metastatizzare nel SNC e nel midollo osseo Medulloblastoma in topi Ptc1 +/- : Incidenza spontanea del 7%

10 Induzione del medulloblastoma in topi Ptc1 +/- 250 kvp X-Rays 3Gy whole-body Gy 3 Gy neonatal 3 Gy adult Percent survival Gy adult Age (w eeks) neonatal irradiation 100 +/- 0 Gy Estrema suscettibilità alle radiazioni ionizzanti Medulloblastoma incidence /- 3 Gy +/+ 0GY and 3 Gy Age (weeks)

11 Induzione del medulloblastoma in funzione dell età all irraggiamento kvp X-Rays 3Gy whole-body Mb incidence (%) Gy x-ray Age at irradiation (days) Medulloblastoma P1 P2 P4 P10 Finestra di suscettibilità Radio-inducibile solo in età neonatale Meccanismo età-dipendente

12 Irraggiamento a dosi basse e intermedie 250 kvp X-Rays 100, 250, 500 mgy Incidenza medulloblastoma(%) Gy (n=51) 10cGy (n=42) 25cGy (n=42) 50cGy (n=36) 3Gy (n=21) Tot = 192 weeks of age

13 Sopravvivenza di topi Ptc1 +/- irraggiati con raggi X a P1 La mortalità nel range mGy è direttamente proporzionale alla dose

14 Induzione del medulloblastoma in topi Ptc1 +/- irraggiati con raggi X a P1 L induzione del MB nel range mGy è direttamente proporzionale alla dose

15 Risposta apoptotica 100 mgy (2.1%) 250 mgy (4.1%) 500 mgy (10.7%) 0 Gy La risposta apoptotica nel range mGy è direttamente proporzionale alla dose

16 Stadi precoci del medulloblastoma HP nodulo La frequenza delle lesioni preneoplastiche ha un andamento lineare rispetto alla dose

17 Progressione tumorale E F G H MB IGL IGL IGL ML ML ML 100 µm 100 µm 100 µm 1 mm La perdita completa della funzione di Ptc1 è l evento chiave per il pieno sviluppo tumorale LOH

18 Analisi molecolare R11 S1 R1 R28 R20 R38 R2 M N T N T N T N T N T N T N T 603 bp Wt Mu 8 9 EXON 23 primer 8 9 Sequence (5-3 orientation) ACT CCA GAC ATC AGC CTC CCT T TCT CCT CAC ATT CCA CGT No LOH LOH T 4016 da topi 129/Sv T 4016 da topi 129/Sv C 4016 da topi CD1

19 CONCLUSIONI Il MB è radioinducibile solo in età neonatale Nel range delle dosi mGy l accorciamento della vita dipende da una aumentata incidenza tumorale Ogni endpoint biologico nel range delle dosi mGy ha un andamento lineare L estrapolazione dell effetto alle basse dosi dalle - L induzione delle lesioni preneoplastiche e del MB conclamato è direttamente proporzionale alla dose curve a più alte dosi può portare ad una - La risposta apoptotica è direttamente proporzionale alla dose sottostima del rischio La relazione dose-effetto nel range mGy ha una componente quadratica LOH è l elemento determinante la progressione tumorale

20 Ringraziamenti Anna Saran Simonetta Pazzaglia Mariateresa Mancuso Simonetta Rebessi Vincenzo Di Majo Simona Leonardi Emanuela Pasquali Melissa Santone Manuela Ceccarelli

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22 Medulloblastoma incidence in Ptc1 +/- mice on different genetic background CD1 C57BL/6 Medulloblastoma incidence (%) Gy 0 Gy Medulloblastoma incidence (%) Gy 0 Gy Weeks Weeks