Introduzione. Ogni anno si ammalano di tumore in Italia circa persone e ne muoiono. Complessivamente un milione e mezzo sono le

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1 Introduzione Ogni anno si ammalano di tumore in Italia circa persone e ne muoiono. Complessivamente un milione e mezzo sono le persone affette da questa malattia, fra i nuovi casi, i pazienti guariti o in trattamento. Un uomo ha una probabilità su tre e una donna una su cinque di sviluppare un tumore durante la sua vita media. I tumori sono in costante aumento di incidenza ed é previsto che in Italia nel 2010 vi saranno nuove persone all'anno con tumore, ben oltre i 1000 al giorno, e questo per alcuni motivi, da una parte un maggior numero di anziani e conseguentemente una maggiore frequenza di tumori, dall'altro il costante utilizzo di sostanze cancerogene, ad esempio il fumo, fra la popolazione generale e le tecniche diagnostiche sempre più sviluppate e applicate su larga scala. Nonostante il progressivo aumento di incidenza, la mortalità é stata in costante calo negli ultimi decenni con una percentuale di sopravvivenza a lungo termine che é passata dal 20% nel 1930 al 55% nel Questi risultati si ottengono particolarmente nei paesi a forte sviluppo tecnologico, per esempio gli Stati Uniti e il Nord Europa, dove tutti i mezzi a disposizione della moderna oncologia vengono utilizzati ai massimi livelli, sia per quanto riguarda la prevenzione primaria (rimozione delle cause conosciute di cancro, primo fra tutti il fumo di sigarette), sia per la prevenzione secondaria (diagnosi precoce) e i trattamenti (dati AIRC, 2003). ~ 3 ~

2 La guerra contro il cancro, però, è ancora lontana dall'essere vinta definitivamente, anche se alcune importanti vittorie sono state messe a segno in qualche battaglia. Proprio per migliorare la possibilità di guarigione, la ricerca a livello internazionale é fortemente impegnata nel perseguire diverse linee, tra le quali chemio-prevenzione (con l'uso di sostanze ormonali e vitaminiche in grado di bloccare i processi di cancerogenesi in soggetti riconosciuti a rischio di sviluppare tumori o in pazienti già sottoposti a trattamenti curativi per neoplasia e a rischio di sviluppare una recidiva della stessa), blocco dell'angiogenesi tumorale, terapie immunologiche innovative terapia genica, farmaci chemioterapici derivati da agenti citotossici attualmente in uso ed infine farmaci chemioterapici che agiscono su nuovi bersagli cellulari (per esempio con la somministrazione di anticorpi monoclonali e inibitori tirosin-chinasici) (Dati AIRC 2003). Attualmente, la cura di neoplasie maligne è ancora basata, nella maggior parte dei casi, sull impiego di farmaci citotossici, la cui azione mira direttamente a danneggiare il DNA o ad inibire la duplicazione cellulare, provocando la morte in maniera aspecifica sia delle cellule tumorali, sia delle cellule normali in fase di replicazione. La mancanza di specificità d azione dei chemioterapici è alla base dell elevata tossicità che fa seguito alla loro somministrazione. Inoltre questo bagaglio di effetti indesiderati non è sempre controbilanciato da una soddisfacente remissione della patologia neoplastica, soprattutto nei ~ 4 ~

3 tumori solidi in fase avanzata. Un altro limite alla chemioterapia tradizionale è il rischio che le cellule diventino resistenti alla cura sviluppando la multi drug resistance (MDR) (Endicott J., 1990). Le nuove conoscenze sui meccanismi coinvolti nel processo di trasformazione e progressione tumorale ed il riconoscimento delle proteine coinvolte nella regolazione di questi processi, ha aperto una nuova era nella formulazione e nella valutazione clinica di nuovi farmaci: la Target Therapy o terapia mirata a bersaglio. Le proteine che regolano la proliferazione, la differenziazione, l apoptosi e l invasività cellulare alla base della trasformazione neoplastica, sono il bersaglio di questo nuovo approccio terapeutico. Come le cellule normali, la maggior parte delle cellule neoplastiche utilizzano multiple vie di segnale intracellulare al fine di assicurare il mantenimento e l attività di funzioni critiche per la loro sopravvivenza. Le proteine che quindi preservano la funzione, la sopravvivenza, la proliferazione ed i recettori espressi sulla superficie cellulare possono costituire il bersaglio di una nuova forma di terapia mirata. Le nuove linee di ricerca farmacologica si sono quindi rivolte alla identificazione di agenti (Target Therapy) in grado di interferire in maniera selettiva contro bersagli molecolari specifici al fine di aumentare la selettività del bersaglio e di ridurne gli effetti collaterali sistemici. La complessità delle alterazioni molecolari inerenti i tumori solidi ha, in alcuni casi, deluso le aspettative, ma ha sicuramente offerto una nuova ~ 5 ~

4 via di attacco e sviluppo farmacologico da associare alla chemioterapia o da utilizzare come trattamento alternativo ai farmaci citotossici. Alcuni di questi nuovi farmaci sono oggi comunemente usati nel trattamento di diverse neoplasie, come il trastuzumab nel trattamento del carcinoma mammario, il bevacizumab ed il cetuximab nel tumore del colon-retto e il gefinitib nel tumore del polmone. Scopo di questa tesi è la comprensione dei meccanismi molecolari alla base delle trasformazioni neoplastiche per l individuazione di marker specifici di oncogenesi (capitolo 1). In particolare in questa tesi è stato preso in considerazione il signalling di EGF e EGFR, considerando la correlazione tra questo fattore di crescita e la malignità tumorale (capitolo 2). Infine sono descritti i farmaci sviluppati per agire sul sistema EGF/EGFR, lo stato dell arte del loro uso clinico con le indicazioni terapeutiche ed effetti collaterali rilevanti (capitolo 3). I farmaci citati in questa tesi sono solo alcuni dei multipli agenti continuamente in studio nel trattamento dei tumori e la ricerca biologica e farmacologica è in continuo sviluppo al fine di identificare agenti con la maggiore efficacia e la minore tossicità. Gli studi futuri potranno portare allo sviluppo di un database contenente profili proteomici con i quali il profilo del paziente può essere confrontato e dal quale si potrà selezionarne una terapia individualizzata, la più sensibile e specifica possibile. ~ 6 ~

5 Capitolo 1 La patologia neoplastica 1.1 La trasformazione neoplastica I tumori o neoplasie, rappresentano un intera classe di patologie caratterizzate da una incontrollata proliferazione di alcune cellule dell organismo, le quali smettono di rispondere ai meccanismi fisiologici di controllo cellulare a seguito di danni al loro patrimonio genetico. Sono l insieme di una popolazione di cellule somatiche avente quasi sempre un origine monoclonale, cioè costituita dalla progenie di una sola cellula somatica che ha subito una serie di modificazioni genetiche portando alla trasformazione neoplastica. Questo tipo di trasformazione può interessare qualsiasi citotipo presente nell organismo, ciò significa che le neoplasie costituiscono entità nosografiche diverse per localizzazione topografica, per aspetto morfologico e per comportamento biologico in base al citotipo da cui hanno preso origine. Il minimo comune denominatore di tutte le cellule tumorali è l acquisizione della capacità alla proliferazione autonoma. Questa ~ 7 ~

6 proliferazione si diversifica dall accrescimento cellulare fisiologico e patologico non neoplastico (iperplasia e ipertrofia), in quanto in queste situazioni, quando lo stimolo che ha indotto la condizione viene a cessare, si ha una reversione della patologia. L accrescimento neoplastico è, infatti, nella quasi totalità dei casi irreversibile, oltre che indefinito nel tempo e nello spazio. La continua proliferazione cellulare fa si che le cellule, in vitro, diventino immortali. Inoltre la distrettualità originaria del tumore, soprattutto per i tumori maligni, è limitata, in quanto la neoplasia ha origine in un sito ben determinato, ma velocemente può estendersi e diffondere a distanza attraverso i processi di invasività locale e di metastatizzazione. Alla base della patogenesi del tumore c è la mutazione di determinati geni quali, proto-oncogeni, geni oncosoppressori che controllano l apoptosi, geni coinvolti nella riparazione del DNA, etc. Il cancro può colpire persone di ogni età, ma le persone anziane manifestano patologie neoplastiche con maggiore frequenza, perché i danni genetici tendono ad accumularsi con il tempo. Le mutazioni che una data cellula deve accumulare per dare origine ad un cancro sono, in genere, comuni a tutti i tipi di patologia neoplastica. Caratteristiche comuni a cariotipi di cellule cancerose sono: Acquisizione dell autonomia moltiplicativa per sopravvenuta incapacità a sottostare ai meccanismi regolatori della proliferazione cellulare, ~ 8 ~

7 Assenza di inibizione dipendente dalla densità (le cellule normali si moltiplicano fino a una densità cellulare definita, raggiunta la quale diventano quiescenti) o da contatto, Ridotta capacità di adesione con altre cellule o componenti tissutali, Assenza di matrice extracellulare (spesso digerita da proteasi) che favorisce l invasione di tessuti normali adiacenti, Induzione di angiogenesi, Acquisizione della capacità di replicazione illimitata per effetto dell espressione della telomerasi 1, Riduzione o perdita della possibilità di andare incontro ad apoptosi. Ciascuna di queste funzioni presenta alla base meccanismi molecolari alterati. 1 Telomerasi: enzima che permette la ricostruzione dei telomeri (parti finali di un cromosoma) mancanti, in modo da mantenere integri i cromosomi. E una trascrittasi inversa (DNA polimerasi RNA-dipendente) in quanto utilizza frammenti di RNA come stampo per l elongazione dei telomeri. ~ 9 ~

8 1.2 Tumori benigni e tumori maligni I tumori possono essere benigni o maligni (cancro). In Tabella 1.1 sono descritte sommariamente le loro caratteristiche e proprietà. Caratteristiche Tumori Benigni Tumori Maligni Struttura Crescita Il tessuto neoplastico: Presenta cellule simili a quelle del tessuto di origine Conserva in gran parte le caratteristiche morfologiche e funzionali del tessuto di origine È localizzato e facilmente individuabile Espansiva: il tumore cresce lentamente, è ben delimitato e spesso contenuto all interno di una capsula di fibre e collagene; si espande comprimendo i tessuti circostanti ma non si infiltra in essi. Velocità di crescita Lenta Veloce Recidiva dopo intervento chirurgico Rara Frequente Metastasi No Frequenti Danni all organismo Il tumore provoca: Ingombro e comprime i tessuti circostanti La funzionalità dell organo colpito viene incrementata nella maggior parte dei casi Il tessuto neoplastico: Presenta cellule molto diverse da quelle del tessuto di origine Perde ogni caratteristica morfologica e funzionale del tessuto di origine È distribuito e difficile da individuare Infiltrativa/Espansiva: il tumore non ha confini netti, e oltre a crescere di volume si infiltra nei tessuti circostanti, invadendoli Il tumore provoca: Ingombro Diffusione di metastasi attraverso sangue o linfa Infiltrazione di organi e tessuti vicini e loro progressiva distruzione La funzionalità dell organo viene a mancare Cachessia neoplastica Prognosi Normalmente fausta Normalmente infausta Tabella 1.1: Schematizzazione delle caratteristiche e delle proprietà dei tumori benigni e maligni (cancro). ~ 10 ~