Terapie biologiche e cancro - the European Oncology Nursing Society

Terapie biologiche e cancro
Una
risorsa
educazionale
per
gli
infermieri
Sponsorizzata da una borsa di studio dalla
F. Hoffmann-La Roche Ltd

Sponsorizzata da una borsa di studio dalla
F. Hoffmann-La Roche Ltd

Terapie Biologiche: Prefazione
Prestare assistenza oncologica offre molte opportunità a gli infermieri ed a tutti gli
operatori sanitari. Le più recenti conoscenze scientifiche hanno accresciuto la nostra
esperienza sui processi associati al cancro, e permesso una più grande specificità e
precisione nelle terapie oncologiche. Inoltre le conoscenze emergenti sul progetto
Genoma Umano forniranno indubbiamente, nel futuro, cambiamenti esponenziali nei
tipi di terapie attuabili ai pazienti. Di conseguenza noi come operatori sanitari
abbiamo bisogno di continui aggiornamenti circa le conoscenze per poter meglio
supportare i nostri pazienti. Per questo la “European Oncology Nursing Society” ha il
piacere di sostenere questa eccellente risorsa per infermieri ed operatori sanitari.
Essa offre, per la prima volta, un quadro generale completo della genetica del cancro
e delle terapie biologiche. Questa risorsa educazionale offre informazioni dettagliate
sulle basi genetiche del cancro ed è proposta in un formato di facile fruizione, con la
possibilità di utilizzare questionari di autovalutazione che aiutano la continuità dello
sviluppo professionale. Spesso le informazioni scientifiche non sono di facile accesso
a tutti gli operatori sanitari e noi abbiamo raccomandato agli autori di facilitarne la
comprensione superando le barriere linguistiche tecniche pur mantenendo la
specificità delle informazioni. La spiegazione ampiamente dettagliata delle terapie
biologiche offre al lettore non solo esaustive informazioni ma anche l’opportunità di
esplorare le cure di supporto richieste, attraverso lo studio innovativo dei casi clinici.
L'EONS raccomanda questa risorsa educazionale come un eccellente strumento per
gli infermieri impegnati nell'assistenza ai pazienti oncologici ed in particolare a quelli
coinvolti nella somministrazione di terapie biologiche. Poichè i membri EONS
esercitano la loro professione in paesi di lingua diversa siamo orgogliosi di prentare
il materiale in lingua Francese, Italiana, Spagnola e Tedesca.
Nora Kearney, Senior Lecturer in Cancer Nursing
Past President European Oncology Nursing Society
Agnes Glaus, Nurse Practitioner and Scientist
Immediate-Past President European Oncology Nursing Society
Giel Vaessen, Senior Lecturer in Cancer Nursing
President European Oncology Nursing Society
Ringraziamo per il loro contribuito le seguenti persone:
Nora Kearney, Nursing & Midwifery School, University of Glasgow, Scotland
Alison Richardson, King’s College London, London, UK
Gaye McPhail, Nursing & Midwifery School, University of Glasgow, Scotland
Alison Lorenzos, Royal Free Hospital, Oncology Department, London, UK
Anne Murphy, Division d’Oncologie, Hospital Cantanol de Genève, Switzerland

Contenuti
Introduzione
Modulo 1. Il cancro attraverso il tempo
● Introduzione: l’impatto del cancro 1.1
● Questionario di autovalutazione 1.2
● Variabili internazionali dell’incidenza del cancro 1.3
● Cambiamento dell’incidenza del cancro nel tempo 1.5
● Effetti delle terapie sulla sopravvivenza 1.8
● Cancro prevenzione 1.9
Fattori implicati nello sviluppo del cancro 1.9
Controllo e screening sul cancro 1.10
Chirurgia e chemioprevenzione 1.11
● Trattamento del cancro una prospettiva storica 1.12
Chirurgia 1.12
Radioterapia 1.13
Terapia ormonale (endocrina) 1.14
Chemioterapia 1.14
Terapia biologica (immunoterapia) 1.18
● Sommario 1.19
● Questionario di autovalutazione 1.20
Modulo 2. Controllo di crescita cellulare e cancro
● Introduzione 2.1
● Questionario di autovalutazione 2.2
● Una panoramica sulla replicazione cellulare 2.3
Introduzione 2.3
Il ciclo cellulare 2.4
Meccanismi di divisione cellulare 2.5
Mitosi 2.6
Meiosi 2.7
Importanza di mitosi e meiosi 2.10
● Fattori e percorsi coinvolti nel controllo della replicazione cellulare 2.10
Sistema controllo nel ciclo cellulare 2.10
Fattori di crescita 2.11
Recettori dei fattori di crescita 2.14
Dipendenza d’ancoraggio 2.14
Invecchiamento cellulare 2.14
Apoptosi morte cellulare programmata 2.15
● Sommario 2.15
● Questionario di autovalutazione 2.17
Traduzione Italiana a cura di Regina Ferrario e Stefania Selva

Contenuti
Modulo 3. Basi genetiche dello sviluppo del cancro
● Introduzio 3.1
● Questionario di autovalutazione 3.2
● Biologia molecolare/genetica - le basi 3.3
Cellule e tessuti 3.3
DNA 3.3
Replicazione del DNA 3.4
Geni 3.4
Cromosomi 3.4
Genomi 3.4
Il codice genetico 3.4
RNA 3.5
Proteine 3.5
Perché queste conoscenze sono importanti? 3.6
● Oncogeni e geni onco-soppressori 3.6
Oncogeni 3.6
Geni onco-soppressori 3.8
Geni riparatori dell’errore di accoppiamento 3.8
● Anormalità genetiche nello sviluppo del cancro 3.9
p53 3.10
Ras 3.11
Myc 3.11
HER2 3.12
● Segnali di rapporto cellulare 3.13
Significato dei segnali 3.14
Trasduttore dei segnali 3.15
● Percorso di segnalazione 3.16
HER2 3.16
TGF-β/Smad 3.18
Ras e Raf-1/ERK2 (MAPK) 3.18
● Oncogenesi e crescita tumorale 3.18
Sviluppo di un tumore 3.18
Aumento delle mutazioni come premessa alla crescita tumorale 3.20
● Sommario 3.20
● Questionario di autovalutazione 3.22

Contenuti
Modulo 4. Il sistema immunitario: le basi per tutte le terapie
biologiche
● Introduzione 4.1
● Questionario di autovalutazione 4.2
● Capire il sistema immunitario 4.3
Cos’è una risposta immunitaria? 4.3
Cos’è un antigene? 4.3
Cos’è un anticorpo? 4.3
Produzione di anticorpi diversi 4.5
Cellule con antigeni di superficie che stimolano i cloni linfocitari 4.6
Creare estese diversità anticorporali 4.7
Funzioni degli anticorpi 4.8
● Il sistema immunitario innato 4.8
Il sistema complemento - effetto domino (effetto a cascata) 4.9
I fagociti 4.10
Le cellule natural-killer 4.10
● Sistema immunitario acquisito 4.10
● Risposte immunitarie cellulo-mediate 4.10
I linfociti 4.10
● Produzione di anticorpi in laboratorio 4.12
Produzione di anticorpi monoclonali in laboratorio 4.12
● Il sistema immunitario e la malattia 4.15
Il cancro 4.15
● Sommario 4.16
● Questionario di autovalutazione 4.17
Modulo 5. Le tecnologie che hanno reso possibile le terapie
biologiche
● Introduzione 5.1
● Questionario di autovalutazione 5.2
● Sviluppi tecnologici 5.3
Tecnologia del DNA ricombinante 5.3
Clonazione genica 5.5
● Ingegneria genica - riprogettazione dei geni 5.9
Cultura di cellule animali 5.10
Transfezione 5.11
● Applicazione di nuove tecnologie nello studio del cancro 5.11
Gli anticorpi come strumenti di biologia molecolare e biochimica 5.12
Immunoistochimica 5.12
ELISA 5.13
Ibridizzazione in situ 5.13
Reazione polimerica a catena 5.14
● Genomica funzionale 5.16
Il progetto Genoma Umano 5.16
Bioinformatica 5.17
● Sommario: applicazioni di queste conoscenze 5.17
● Questionario di autovalutazione 5.19

Contenuti
Modulo 6. Spiegazione delle terapie biologiche
● Introduzione 6.1
● Questionario di autovalutazione 6.2
● Il perché dell’uso delle terapie biologiche nel trattamento del
cancro 6.3
● Tipi di terapie biologiche 6.3
Terapia con citochine 6.4
Terapie anticorporali 6.7
Vaccini tumorali 6.14
Terapie geniche 6.16
Terapie cellulari 6.18
● Terapie biologiche mirate o non mirate 6.20
Utilizzo di specifiche anormalità tumorali per le terapie bersaglio 6.20
Vantaggi della focalizzazione 6.20
● Caso clinico 1: Filgrastim, un agente biologico non mirato usato
come terapia di supporto 6.21
Ematopoiesi 6.21
Fattori di crescita ematopoietici 6.22
Effetti in vivo del filgrastim 6.22
Utilizzo clinico del filgrastim 6.22
Caso clinico G-CSF 6.24
Sommario 6.26
● Caso clinico 2: IL-2 ricombinante, un agente biologico non
mirato con attività antitumorale 6.27
L’attività del IL-2 6.27
IL-2 come terapia antitumorale 6.27
Caso clinico IL-2 6.29
Sommario 6.30
● Caso clinico 3: Terapia anticorporale monoclonale con
anti-HER umanizzato, un bersaglio biologico oncogenico
come agente anticancro 6.30
Il razionale per la specificità di bersaglio verso HER2 6.31
Sviluppo della terapia bersaglio HER2 6.31
Selezione dei pazienti da sottoporre a terapia con Herceptin ® 6.31
Sperimentazione clinica con Herceptin ® 6.32
Caso clinico - Herceptin ® 6.34
Sommario 6.36
● Conclusioni 6.37
● Questionario di autovalutazione 6.38

Contenuti
Modulo 7. Il futuro delle terapie biologiche
● Introduzione 7.1
● Questionario di autovalutazione 7.2
● Caratterizzazione genica dei tumori 7.4
Micro-filamenti del DNA complementare 7.4
Proteomica 7.5
● Sviluppi successivi degli approcci esistenti 7.5
Terapie basate sulle citochine 7.6
Terapie basate sugli anticorpi 7.6
Vaccini tumorali 7.10
Terapie geniche 7.11
Terapie cellulari 7.11
● Nuovi approcci: angiogenesi mirata antineoplastica 7.11
● Sommario: implicazioni per i pazienti con cancro 7.14
● Questionario di autovalutazione 7.16
Appendice
● Risposte ai questionari di autovalutazione 8.1
● Glossario dei termini 8.16
● Bibliografia 8.23

Introduzione a questa risorsa
Questa risorsa educazionale è stata progettata e sviluppata da un gruppo di infermieri
oncologici esperti. È stato pianificato come uno strumento per gli infermieri oncologi formatori,
da usarsi per migliorare la comprensione dello stato dell’arte nella ricerca e cura oncologica.
C’è anche una bibliografia per coloro che desiderano un approfondimento sulla biologia
molecolare, la genetica oncologica e l’immunologia di base. Il materiale copre l’esperienza
scientifica di base del cancro e descrive come il nostro sviluppo conoscitivo della genetica e
biologia oncologica associata con i recenti progressi tecnologici, ha portato allo sviluppo di un
gruppo di nuove terapie biologiche che utilizzano le proprietà uniche del sistema immunitario.
Questa conoscenza è la base per la comprensione di come questa nuova classe di farmaci
oncologici lavorano e il loro potenziale cambi la nostra gestione dei pazienti oncologici.
Attraverso questa risorsa educazionale i concetti discussi sono illustrati da figure e tavole per
promuovere una maggior comprensione. All’inizio e alla fine di ciascun modulo c’è una serie
di domande che aiuta gli studenti a valutare la loro comprensione dei principi e concetti
discussi.
L’impatto del cancro
I dati dimostrano chiaramente quanto il cancro pesi sulla società contemporanea. Come
descritto nel Modulo 1 l’incidenza del cancro e la sua mortalità sono cresciuti stabilmente nei
paesi sviluppati durante il 20 secolo, principalmente a causa del prolungamento della vita e
conseguentemente per l’aumento della popolazione mondiale. Non ci si sorprenda se la
prevenzione e il trattamento rimangono tra le principali aree della ricerca clinica. Misure quali
migliorare e intensificare gli screening hanno avuto il maggior impatto sui dati di
sopravvivenza negli ultimi decenni. Si sono fatti inoltre progressi nel trattamento del cancro,
con lo sviluppo di sempre più sofisticati agenti ormonali e chemioterapici.Comunque il maggior
svantaggio delle diverse modalità terapeutiche che possono essere efficaci per il trattamento
del cancro è che le stesse sono spesso invasive o associate a una significativa tossicità dovuta
alle loro proprietà non selettive. Inoltre i benefici clinici ottenuti da regimi basati su
chemioterapie primarie non specifiche appaiono limitate al fatto che ci sia una bassa evidenza
di qualsivoglia impatto importante sulla percentuale di sopravvivenza complessiva.
Quindi vengono ricercate nuove modalità terapeutiche che offrano benefici chimici
supplementari con tossicità inferiori o simili. Uno dei trattamenti tipo che soddisfa questi
requisiti è la terapia biologica.
Funzione normale delle cellule
Strategie terapeutiche razionali, per esempio quelle che hanno per bersaglio una specifica
molecola in una cellula, sono in alternanza tra il funzionamento e l’interazione cellulare, e
come i processi cellulari possono incrociarsi. Il Modulo 2 fa il punto sui processi che accadono
durante una normale crescita cellulare e il tramite di proliferazione nel ciclo cellulare, sottolinea
come il ciclo cellulare è controllato, e cosa accade quanto queste funzioni regolatrici sono
danneggiate. Uno dei più significativi esiti della regolazione difettosa del ciclo cellulare è il
cancro che è il risultato di una crescita cellulare incontrollata.
Biologia molecolare, genetica e cancro
Introduzione
Il Modulo 3 ripassa la biologia molecolare e la genetica cellulare prima di focalizzarsi sulle
alterazioni e anormalità cellulari che risultano da un danno nel controllo della crescita cellulare
e la produzione di cellule maligne. Gli scienziati sanno da più di un ventennio che il cancro è
1

2
Introduzione
una malattia genetica e che un errore nel DNA può dare esito ad una cellula che si divide
incontrollatamente piuttosto che in termini controllati. La maggior parte dei tumori ha origine da
cambiamenti nel DNA cellulare chiamate mutazioni, che avvengono “de novo” nella persona
malata. Il Modulo 3 mostra come una mutazione segni l’inizio del cancro e che due principali
tipi di gene, proto-oncogeni e geni onco-soppressori sono altamente disposti a mutazioni e
spesso associati al cancro.
Le proteine prodotte da questi geni sono tra i fattori, per ordine di un importanza, che
partecipano nel complesso percorso di provvedere al normale controllo della replicazione
cellulare. Questo modulo fornisce una esposizione comprensiva di come le anormalità di
questo percorso siano coinvolte nella crescita tumorale e nello sviluppo del cancro.
Inoltre si considera l’abilità delle cellule tumorali a dividersi o a metastatizzare dal tumore
primario e si introduce il concetto che la morte cellulare (apoptosi) è critica per lo sviluppo del
cancro.
Una piccola proporzione di tumori è ereditaria, es le mutazioni passano da una generazione
all’altra. Per esempio il 5–10% dei tumori mammari si crede siano associati all’ereditata
mutazione genetica di due geni il BRCA1 e BRCA2, anche se il livello di rischio associato e
l’utilità di screening genetici rimangono sotto studio. Il fine del nursing per quanto riguarda la
predisposizione genica e gli screening genetici rimane estraneo allo scopo di questa risorsa
educazionale. Comunque nella bibliografia vengono suggerite ulteriori fonti di lettura (vedi
pag. 8.28).
Il sistema immunitario come base della terapia biologica oncologica
La comprensione del sistema immunitario è particolarmente rilevante per la terapia biologica
perché essa è la base di tutte le terapie biologiche. Il Modulo 4 porta al perché le terapie
biologiche siano diventate sia praticabili, sia un obiettivo della ricerca terapeutica in
oncologia, e come la conoscenza della funzione del sistema immunitario possa essere
utilizzata nell’insieme terapeutico. Sono descritti i meccanismi fondamentali del sistema
immunitario, come le risposte immunitarie gli antigeni e gli anticorpi e le loro speciali funzioni,
e c’è una spiegazione di come gli anticorpi possono essere prodotti in laboratorio per usi
clinici.
Dalla teoria alla terapia: tecnologie intrinseche allo sviluppo delle terapie
biologiche
La nostra miglior comprensione degli eventi molecolari che stanno alla base dei processi
biologici fornisce significati teorici delle terapie oncologiche mirate verso gli errori molecolari
specifici delle cellule tumorali. Progressi tecnologici significativi nella biologia molecolare e
nella biotecnologia hanno reso queste potenzialità una realtà alimentando lo sviluppo di nuovi
approcci nel trattamento dei pazienti con cancro. Il Modulo 5 discute tecniche di ricerca
rivoluzionaria come la sequenzialità del DNA e dedica particolare attenzione all’impatto di
una procedura nella pratica clinica chiamata tecnologia del DNA ricombinante. Viene anche
sottolineato come gli avanzamenti tecnologici abbiano facilitato lo sviluppo di test per i fattori
coinvolti nella patogenesi del cancro e come la scoperta e lo sviluppo di nuove terapie
prevengano la crescita e la diffusione del cancro.

Terapie biologiche: realtà e prospettive
Il razionale all’uso delle terapie biologiche in oncologia è la loro specificità e capacità a
colpire i tumori. Il Modulo 6 offre una revisione dettagliata dei vari tipi di agenti biologici che
sono stati investigati, comprese le citochine, gli anticorpi, le terapie geniche e i vaccini, illustra
l’uso di questi agenti come terapie dirette o di supporto così come le potenzialità per futuri
sviluppi. Parecchi agenti biologici rappresentativi (granulociti, fattori stimolanti colonie
[filgrastim] interleuchina-2 ricombinante e Herceptin ® ) vengono considerati dettagliatamente. I
casi clinici illustrano la differenza tra gli agenti di supporto non specifici come il filgrastim, gli
agenti biologici non specifici con attività antitumorale es. interleuchina-2 marcatori tumorali e
gli agenti che stanno rivoluzionando i trattamenti tumorali come l’Herceptin ® .
Il Modulo 7 guarda al futuro. Importanti cambiamenti stanno avvenendo nel modo con cui il
cancro è stato trattato che si sposteranno da agenti tossici e non specifici verso una serie di
nuovi agenti che si sostituiranno con proteine bersaglio specificatamente rivolte al tumore. La
ricerca sta determinando una serie di obiettivi in continua espansione per le nuove terapie.
Inoltre la caratterizzazione genica dei tumori sta approfondendo la nostra comprensione circa
il perché un tumore dello stesso tipo si possa comportare differentemente, permettendo che le
terapie vengano adattate alle caratteristiche tumorali. Si preannuncia che le terapie biologiche
clinicamente reperibili si espanderanno significativamente nei prossimi 5 anni, uno sviluppo
che avrà il maggior impatto sul futuro trattamento dei pazienti con cancro. Il Modulo 7
considera il ruolo che avrà l’aumentata caratterizzazione genica dei tumori e discute lo
sviluppo futuro degli approcci esistenti come le terapie basate sugli anticorpi e sulle citochine.
Infine si considerano i nuovi approcci con bersagli anti-angiogenesi.
I progressi nelle terapie biologiche stanno sempre più influenzando la pratica degli infermieri
oncologici. I principi di base e gli studi preclinici presentati in questa risorsa educazionale
forniscono le basi per la comprensione e il successo delle applicazioni dei nuovi trattamenti
oncologici nell’esperienza clinica. Come dovrebbe essere nell’interesse di tutti gli infermieri
oncologici.
Noi speriamo che possiate trovare questa Risorsa Educazionale interessante, istruttiva e
soprattutto un valido aiuto per il vostro ruolo come infermieri oncologici educatori.
Introduzione
3

Introduzione: L'impatto del cancro
Modulo 1. Il cancro attraverso il tempo
L’incidenza del cancro e la mortalità per la malattia sono aumentati costantemente nel mondo
industrializzato nel secolo scorso. La ragione primaria di questo aumento è l’invecchiamento e
l’aumento della popolazione, poiché la crescita dei tumori è proporzionale all’età e il numero
assoluto dei casi si rapporta alla crescita della popolazione. È anche possibile che il
miglioramento nelle diagnosi abbia contribuito all’aumento dei casi. Qualunque sia la causa
dell’aumento la sofferenza causata dal cancro è smisurata e i costi per i trattamenti e
l’assistenza ai malati di tumore contribuiscono sostanzialmente alla crescita dei costi
dell’assistenza sanitaria.
Uno schema dei problemi derivanti dal cancro può essere illustrata da un breve esame dei dati
derivanti da un rilievo epidemiologico internazionale. Dati comprensivi si possono ottenere da
organizzazioni come l’International Agency for Research on Cancer (IARC) (Agenzia
Internazionale per la Ricerca sul Cancro) la World Health Organization (WHO)
(Organizzazione Mondiale della Sanità) e l’americana Surveillance, Epidemiology and End
Results (SEER) (Ente di Monitoraggio Epidemiologico e Risultati Finali) programmi che vengono
amministrati dal National Cancer Institute (NCI) (Istituto Nazionale del Cancro). Queste
organizzazioni posseggono vasti archivi sull’incidenza e la mortalità del cancro. Parecchie
nazioni Europee hanno anche stabilito registri oncologici nazionali mentre i dati dai paesi in
via di sviluppo sono limitati. E’ possibile fare un paragone tra le incidenze dei vari paesi
usando le informazioni dalla IARC.
1
1.1

1
1.2
Questionario di autovalutazione
1. Il cancro rappresenta un problema sanitario globale ma ci sono varianti internazionali circa
l’incidenza e il tipo di cancro associati alla mortalità.Quali fattori influenzano tali
differenze?
2. La prevenzione del cancro può essere divisa in primaria, secondaria e terziaria. Per
piacere fai quattro esempi che possono essere usati per le misure di prevenzione primaria,
tre per la secondaria e due per la terziaria.
3. Le opzioni di trattamento oncologico dipendono dallo stadio del tumore. Per piacere
identifica e definisci tre obiettivi principali degli interventi chirurgici.
4. Altre opzioni di trattamento per il cancro comprendono la radioterapia, l’ormonoterapia e
la chemioterapia. Definisci brevemente e sottolinea gli intenti principali di ciascun
approccio e identifica alcuni effetti collaterali comuni per ciascuna terapia.
5. Descrivi gli approcci per migliorare la specificità e l’obiettivo delle terapie antiblastiche.
Le risposte a queste domande sono a pag. 8.1.

Varianti internazionali nell’incidenza del cancro
Nell’Unione Europea (EU) nel 1996, l’anno più recente per il quale sono reperibili dati:
● sono stati diagnosticati più di 1,5 milioni di casi
● 925.146 persone sono morte di cancro, un’incidenza di circa 250 casi ogni 100.000
persone.
La tavola 1.1 mostra la suddivisione per numero di casi di tumore e numero di morti per tipo di
cancro in E.U.
Si è notata un’ampia variante nella media di mortalità per tumore tra i paesi che compongono
l’EU, una caratteristica che non è apparente nei dati collettivi presentati nella tavola 1.1. Per
esempio la media della mortalità per cancro ordinata all’età es. media della mortalità tenuto
conto dell’età del paziente per uomini e donne è di 154,7 e 92,9 per 100.000 in Austria
comparata a 180,2 e 126,9 per 100.000 in U.K.
Tav. 1.1. Numero dei casi e delle morti dovute a cancro, per tutte
le forme, in EU nel 1996.
Zone No. dei casi No. delle morti
Zone Diverse* 1,541,987 925,146
Colon-retto 213,103 110,669
Mammella 209,548 76,030
Polmone 191,348 180,570
Prostata 134,865 55,704
Sistema riproduttivo 109,008 43,544
Sistema Gastrico 74,965 59,088
Linfoma 59,800 27,041
Cavita orale e faringe 55,638 19,930
Rene 43,137 21,773
Pancreas 38,349 43,510
Leucemia 36,616 28,647
Melanoma 33,886 8,415
Fegato 28,369 33,354
Cervello e SNC 26,444 20,832
Laringe 26,061 10,740
Esofago 24,778 23,061
Mieloma multiplo 18,130 14,086
Tiroide 14,131 3,150
Altro 208,611 145,002
*Nessuno dei seguenti tumori stimati include tumori non invasivi o tumori cutanei a cellule basali o squamose.
Comunque, i tumori cutanei sono più comuni che i tumori di qualsiasi altro organo, con il melanoma che forma da
solo il 10% dei tumori cutanei diagnosticati in Europa. Ci si aspetta che più di 1,3 milioni di tumori cutanei a cellule
basali e squamose sarà diagnosticata nel 2000 solo negli USA.
CNS = sistema nervoso centrale
Dati da EUCAN database (www-dep.iarc.fr/eucan/eucan.htm).
1
Si è notata
un’ampia variante
nella media di
mortalità per
tumore tra i paesi
che compongono
l’EU . . .
1.3

1
La scala dei
problemi indotti
dal cancro
globalmente è
estremamente
significativa.
la variazione nel
grado di mortalità
osservata nell’EU è
osservabile
internazionalmente.
1.4
La scala dei problemi indotti dal cancro globalmente è estremamente significativa. Tutto ciò è
illustrato attraverso le stime per incidenza e mortalità da cancro per l’anno 2000 negli USA.
● si stima vengano diagnosticati approssimativamente 1.220.100 nuovi casi di cancro
● si stima che approssimativamente 552.200 persone muoiano di cancro, questo significa più
di 1.500 persone al giorno
● approssimativamente una morte su quattro, oggi, è dovuta a cancro.
Ciò rende il cancro la seconda principale causa di morte negli USA., superata solo dalle
malattie cardiocircolatorie.
Inoltre la variazione nel grado di mortalità osservata nell’EU è osservabile internazionalmente.
La tavola 1.2 mostra il grado di mortalità in paesi selezionati nel mondo dal 1994–97. Questo
mostra che il grado di mortalità totale è simile nella più parte dei paesi più grandi,
specialmente negli uomini con una importante eccezione per la Russia. Comunque se si
considera la situazione di malattia per specifico organo in certi paesi si rilevano importanti
variabili di grado. Per esempio, si osserva un alta incidenza di morte per tumore dello stomaco
in Cina, Giappone e Russia o un alto grado di morte per tumori del cavo orale in Francia. È da
notare come il grado di mortalità sia più basso in Giappone e Cina. Questo riflette, almeno in
parte, le differenze nei fattori ambientali quali la dieta che influenzano lo sviluppo del cancro
(vedi fattori coinvolti nello sviluppo del cancro a pag. 1.9).
Tav. 1.2. Percentuale del grado di mortalità, negli anni
1994/1997, su 100.000 persone, in paesi selezionati nel mondo
Zone Diverse Orali Colon-retto Mammella Prostata
Paese Uomo Donna Uomo Donna Uomo Donna Donna Uomo
France 188.2 84.8 11.3 1.3 16.6 9.6 19.6 15.8
Germany 169.5 103.3 6.5 1.2 20.8 14.0 21.7 16.6
Spain 173.2 79.8 7.0 0.9 16.4 10.0 17.5 13.9
UK 164.2 116.5 2.9 1.1 18.0 11.6 24.5 16.6
Russia 237.1 107.6 9.1 1.1 18.2 12.6 16.1 7.2
Australia 156.7 98.2 4.1 1.2 20.2 13.3 19.9 19.0
Japan 155.2 75.7 3.1 0.8 17.1 9.9 7.7 5.1
China 149.9 83.5 2.6 1.1 7.9 6.4 5.0 NA
USA 156.0 108.3 3.2 1.1 15.2 10.4 20.0 15.9
Canada 156.2 106.6 3.8 1.3 16.1 10.3 21.5 16.4
Polmone Utero Stomaco Leucemia
Paese Uomo Donna Cervice Altro Uomo Donna Uomo Donna
France 46.5 6.1 1.6 3.4 7.2 2.8 5.6 3.3
Germany 45.4 9.4 2.8 2.8 12.0 6.3 5.5 3.5
Spain 48.7 3.9 1.8 2.5 6.6 3.5 4.5 3.2
UK 46.6 20.5 3.0 2.1 9.5 3.9 4.7 3.0
Russia 70.5 7.0 5.0 4.9 36.9 15.3 5.1 3.5
Australia 38.8 13.6 2.6 1.7 6.6 2.7 6.1 3.6
Japan 31.7 8.5 1.9 2.0 30.2 12.3 4.1 2.5
China 37.3 15.8 3.0 NA 26.9 12.7 3.7 3.0
USA 52.3 26.6 2.4 2.5 4.4 2.0 6.3 3.7
Canada 50.0 23.0 1.9 2.2 6.2 3.0 5.5 3.2
N.A. = non disponibili (not available)
Dati da EUCAN database (www-dep.iarc.fr/eucan/eucan.htm) e WHO.

La variazione internazionale nell’incidenza dei tipi di tumore selezionati è mostrata
geograficamente nella figura 1.1. La differenza nell’incidenza del tumore mammario e
prostatico tra Cina o Giappone e Europa Occidentale e Nord America è considerevole,
andando da un minimo di 3 volte a più di 30. Si noti anche un’alta incidenza del melanoma
tra gli uomini Australiani, e di tumore al polmone tra le donne di Hong Kong.
Percentuale incidente standardizzata
all'etá (per 100,000 donne)
Percentuale incidente standardizzata
all'etá (per 100,000 donne)
35
30
25
20
15
10
5
0
(A) (B)
China
Japan
Hungary
China
Japan
Hungary
Hong Kong
Spain
Finland
Australia
Sweden
Canada
USA – white
(C) (D)
70
30
60
50
40
30
20
10
0
Hong Kong
Spain
Finland
Australia
Sweden
Canada
USA – white
Percentuale incidente standardizzata
all'etá (per 100,000 donne)
Percentuale incidente standardizzata
all'etá (per 100,000 donne)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
25
20
15
10
China
Japan
Hungary
Hong Kong
Spain
Finland
Australia
Sweden
Canada
USA – white
China
Japan
Hungary
Hong Kong
Spain
Finland
Australia
Sweden
Canada
USA – white
Figura 1.1. Variazioni internazionali nell’incidenza dei tipi di cancro selezionati: (A) Tumore del
polmone nella donna; (B) Tumore della mammella nella donna; (C) Tumore della prostata nell’uomo;
(D) Melanoma nell’uomo. Riprodotto con licenza da Tannock IF, Hill RP, editors. The basic science of
oncology, 3rd ed. NewYork: Mc Graw-Hill, 1998.p.16
Queste variazioni nell’incidenza del cancro sono anche viste all’interno dei paesi. Per esempio
lo studio EUROCARE II ha dimostrato che le incidenze relative al tumore alla laringe variano
da 11,6 in Tarragona a 18,2 nei Paesi Baschi, entrambe in Spagna. Queste variazioni
riflettono le differenze dei fattori ambientali come dieta, e uso di tabacco, che influiscono sullo
sviluppo del cancro e le possibili differenze genetiche tra le popolazioni.
Variazioni nell’incidenza dei tumori nel tempo
L’incidenza del cancro varia grandemente non solo tra paesi diversi ma anche attraverso il
tempo. La figura 1.2 mostra il cambio nell’incidenza standardizzata di mortalità per tutti i
tumori, mammella, polmone e colon compresi, in specifici paesi Europei nell’ultima metà del
20° secolo.
5
0
1
1.5

1
1.6
Incidenza standardizzata
di mortalità
Incidenza standardizzata
di mortalità
Incidenza standardizzata
di mortalità
Incidenza standardizzata
di mortalità
140
120
100
80
60
40
20
0
25
20
15
10
5
0
12
10
8
6
4
2
0
35
30
25
20
15
10
5
0
(A)
(C)
(E)
(G)
1952
1956
1960
1964
1968
1972
Year
Year
Year
1952
1956
1960
1964
1968
1972
1976
1980
1984
1988
1992
1996
Incidenza standardizzata
di mortalità
Incidenza standardizzata
di mortalità
220
200
180
160
140
120
100
80
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
(B)
(D)
1968
1972
1976
1980
1984
1988
1992
1980
1996
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
Year
1976
1980
1984
1988
1992
1996
UK
France
Germany
Italy
The Netherlands
Spain
1952
1956
1960
1964
1968
1972
1976
Year
Year
1980
1984
1988
1992
1996
1968
1972
1976
1980
1984
1988
1992
1996
Figura 1.2.Incidenza di mortalità per tutte le forme di tumore (A, donne; B, uomini), tumore del polmone (C, donne; D,
uomini), tumore del colon (E, donne; F, uomini) e tumore della mammella (G, solo donne) in paesi europei selezionati. Dati
da EUCAN database (www-dep-iarc.fr/eucan/eucan.htm).
Incidenza standardizzata
di mortalità
16
14
12
10
8
6
4
2
0
(F)
1980
1982
1984
1986
1988
Year
1990
1992
1994
1996

Queste curve che indicano la mortalità complessiva dovuta al cancro in questi paesi culmina
nel 1970 e decresce da allora, sia per gli uomini che per le donne. Anche se è interessante
notare che nel caso del tumore polmonare l’incidenza di morte per gli uomini ha iniziato a
diminuire negli anni recenti, mentre la mortalità dovuta a tumore polmonare nelle donne
continua a crescere. Questo esito è il risultato dell’aumento dell’uso del tabacco nelle donne
dell’EU ed è stato anche osservato negli USA.
Percentuale per 100,000 donne
Percentuale per 100,000 uomini
80
60
40
20
80
60
40
20
(A)
Colon e retto
Ovaio
Polmoni e bronchi
Pancreas
Mammella
Stomaco
Utero
0
1930 1940 1950 1960
Anno
1970 1980 1990
(B)
Colon e retto
Fegato
Polmoni e bronchi
Pancreas
Prostata
Stomaco
0
1930 1940 1950 1960
Anno
1970 1980 1990
Figura 1.3.Incidenza di mortalità negli anni per; A) donne e B) uomini per sito d’organo negli USA,
1930-96. Riprodotto con licenza da American Cancer Society (ww3.cancer.org).
1
1.7

1
. . . il trattamento
del cancro ha
finora avuto scarsi
effetti
nell’incidenza
generale di
sopravvivenza . . .
1.8
Gli effetti della terapia nella sopravvivenza al cancro
La differenza nell’incidenza del cancro tra paesi e regioni e i cambi nell’incidenza di mortalità
nel tempo dimostrano i notevoli effetti delle mutazioni nei fattori ambientali e nello stile di vita,
così come gli effetti di diagnosi precoce e screening. Comunque il trattamento del cancro ha
finora avuto scarsi effetti nell’incidenza generale di sopravvivenza, anche se può prolungare la
sopravvivenza, es. il paziente con tumore, può vivere a lungo ma il risultato generalmente
rimane lo stesso, la morte dovuta al cancro.
Uno dei metodi più comuni usati per valutare l’’impatto degli interventi sul cancro è
determinare l’incidenza di sopravvivenza durante un determinato periodo di tempo dopo la
diagnosi iniziale. L’indice di sopravvivenza a 5 anni è una misura abbastanza comune.
Variazione nell’indice di sopravvivenza a 5 anni o il confronto di questi indici tra i paesi può
offrire importanti indicazioni circa l’impatto dell’educazione alimentare preventiva e degli
interventi terapeutici più significativi. Il cambio circa l’indice di sopravvivenza europeo dei 5
anni per i vari tipi di tumore, es. la sopravvivenza dei pazienti con tumore comparata con
quella della popolazione in genere, è mostrata nella tavola 1.3 per il periodo 1978–89.
Tavola 1.3. Cambi circa l’indice di sopravvivenza a 5 anni in
Europa per anno e diagnosi 1978-89.
Percentuale di sopravvivenza relativa a 5 anni (%)
Zone 1978–80 1984–86 1987–89
Cervello 18 18 21
Mammella 66 71 72
Colon 40 48 48
Esofago 5 8 9
Linfoma di Hodgkin 66 73 73
Rene 44 47 50
Leucemia linfocitica cronica 53 63 66
Fegato 3 3 6
Polmone* 27 29 29
Melanoma † 75 80 84
Mieloma multiplo 27 30 27
Linfoma non-Hodgkin’s 43 46 50
Ovaio 30 35 33
Pancreas 4 4 4
Retto 38 42 46
Stomaco 17 21 21
Testicoli 79 86 92
Ossa 40 55 53
Tessuti molli 55 60 59
Cervice uterina 61 63 64
Corpo uterino 75 75 75
*Sono disponibili indici di sopravvivenza, per uomini solo per 1 anno e sono mostrati qui
† Sono disponibili indici di sopravvivenza solo a 5 anni per persone tra 15-44 anni e sono mostrati qui.
Data da EUROCARE II Study

È subito evidente che gli indici di sopravvivenza a 5 anni per il tumore del fegato, del
pancreas e dell’esofago sono molto esigui, anche se l’indice di sopravvivenza per il tumore
dell’esofago è quasi raddoppiato negli ultimi 10 anni. È anche evidente che l’indice di
sopravvivenza a 5 anni per altri tipi di tumore è migliorato in questi 10 anni, es. il tumore dei
testicoli, il tumore osseo e la leucemia linfatica cronica. Questo può essere quasi interamente
attribuito al miglioramento nella diagnosi precoce e agli interventi, quando è più che plausibile
che ci sarà un impatto sugli indici di progressione della malattia. È anche da considerare che
l’indice di sopravvivenza a 5 anni per certi altri tumori rimane essenzialmente invariata tra il
1979 e il 1989, es. i tumori del pancreas, polmone e utero e i mielomi multipli.
E’ possibile che nei prossimi decenni l’indice di sopravvivenza, per certi tipi di tumore, avrà un
ulteriore progresso. Un esempio di ciò si ha per il trattamento del tumore mammario in U.K.
dove un miglioramento degli screening ha prodotto, negli ultimi 5 anni, un miglioramento dei
risultati. Inoltre una migliore diagnosi circa i fattori causanti e gli sforzi per l’ottimizzazione
dell’uso delle terapie antitumorali , tendono a produrre un miglioramento nell’assistenza.
Prevenzione del cancro
Prima di procedere alla discussione sulla storia del trattamento del cancro è opportuno
enfatizzare le misure che possono essere adottate per prevenire il manifestarsi o lo sviluppo del
cancro, poiché come già notato, queste sono le misure correnti riconosciute come valide e
significative sull’incidenza di mortalità da cancro:
● prevenzione (prevenzione primaria)
● diagnosi precoce (prevenzione secondaria), quando il trattamento sarà sicuramente efficace
● chirurgia profilattica, es mastectomia o chemioprevenzione (prevenzione terziaria).
Gli infermieri hanno un ruolo significativo da giocare sia nel consolidare la prevenzione del
cancro che nel coinvolgimento a sottolineare l’importanza di regolari controlli o esami e
screening. Essi hanno un ruolo fondamentale nell’individuare i soggetti ad alto rischio,
valutando lo stile di vita, la storia personale e famigliare e occupazionale o l’esposizione
ambientale ad agenti causativi. Gli sforzi degli infermieri devono anche includere la
promozione dei follow-up e i controlli, in particolare per quei soggetti identificati come essere
ad alto rischio, ma anche per la popolazione in generale.
Fattori implicati nello sviluppo del cancro
Sono stati individuati molti agenti causali primari e secondari (carcinogeni) coinvolti
nell’induzione del cancro (carcinogenesi). La carcinogenesi è un plurimo processo che
coinvolge l’inizio, la promozione e la trasformazione, come esaminati nei Moduli 2 e 3. La
base della prevenzione primaria per il cancro sta nell’evitare quei fattori che possono favorire
l’insorgenza o la promozione della formazione primaria del tumore. Studi epidemiologici sono
il cardine dell’identificazione di quei fattori ambientali che sono il miglior obiettivo nelle
strategie di prevenzione.
Fumo
Il fumo di sigaretta si stima essere causa di più dei tre quarti dei tumori polmonari e circa del
30% di tutte le morti per tumore. Coloro che fumano due o più pacchetti di sigarette per giorno
hanno un indice di mortalità per tumore del polmone da 15 a 25 volte superiore rispetto ai non
fumatori.
Uso di tabacco
L’uso di masticare tabacco o fiutarlo aumenta il rischio di tumore della bocca, laringe, gola ed
esofago. 1.9
1
. . . gli indici di
sopravvivenza a 5
anni per il tumore
del fegato, del
pancreas e dell’esofago
sono molto
esigui . . .
Il fumo di sigaretta
si stima essere
causa di più dei
tre quarti dei
tumori polmonari e
circa del 30% di
tutte le morti per
tumore.

1
1.10
Alcool
Tumori orali, del laringe, faringe, esofago e fegato si manifestano più frequentemente nei forti
consumatori di alcol.
Luce solare
Il sole è il principale fattore di induzione di numerosi casi di tumori basali e squamosi che si
sviluppano nella cute e principalmente dello sviluppo dei melanomi. Le aree geografiche con
un alto irradiamento di luce ultravioletta, es. Australia, hanno un’alta percentuale di melanoma.
Estrogeni
Terapie sostitutive a base di estrogeni possono aumentare il rischio di tumore mammario ma
questo aumento del rischio va bilanciato con i potenziali benefici.
Radiazioni
Un’eccessiva esposizione a radiazioni ionizzanti es. Raggi X può aumentare il rischio
cancerogenico. Nelle abitazioni si dovrebbero evitare eccessive esposizioni a gas radioattivi e
al radon perché è stata provata la loro capacità a far aumentare il rischio di tumori polmonari.
L’aumento del rischio è particolarmente alto nei fumatori di sigarette esposti al gas.
Rischi occupazionali
Numerosi agenti industriali es. nickel, cromo, asbesto, cloruro di vinile aumentano il rischio
verso tumori specifici.
Alimentazione
Il rischio per tumori del colon, mammella e utero appare aumentato in individui obesi. Diete
ricche di grassi possono contribuire allo sviluppo di tumori della mammella, del colon e della
prostata. I cibi ricchi di fibre possono aiutare a ridurre il rischio del tumore del colon. Una dieta
varia contenente un’abbondanza di frutta e verdura ricchi di vitamina A e C possono diminuire
il rischio per un’ampia gamma di tumori. Cibi salati, affumicati e contenenti nitrati sono
connessi ai tumori dell’esofago e dello stomaco.
Il Codice Europeo Contro il Cancro è visibile nella tavola 1.4 e raccomanda semplici misure
da adottare per sopraccitati fattori conosciuti come essere coinvolti nella cancerogenesi e che
possono permetterci di evitare certi tumori e promuovere un miglioramento nella salute in
generale.
Prevenzione del cancro e screening
Un’ampia gamma di esami possono essere usati per la prevenzione secondaria del cancro, es.
la diagnosi precoce in soggetti asintomatici con un rischio stimato. Ciò varia per paese poiché
dipende dalle risorse economiche e dalla priorità. I test per il tumore mammario e della cervice
mostrati nella Tavola 1.4 sono misure relativamente semplici che possono aiutare a scoprire
queste forme tumorali per tempo ed avere un significativo impatto sulla sopravvivenza. Altri
testi e procedure di screening per i tumori possono includere:
● sigmoidoscopia e polipectomia per il tumore del colon retto
● sangue occulto nelle feci per tumore del tratto digestivo
● esplorazione rettale per esaminare la prostata
● mammografia ed ecografia per il tumore mammario
● markers tumorali per il tumore ovarico, es. livelli nel sangue del CA 125.

Tavola 1.4. Le 10 raccomandazioni contenute nel Codice Europeo
Contro il Cancro.
Certi tumori possono essere evitati e la salute in generale migliorare
se si adotta uno stile di vita più sano.
1. Non fumare. Fumatore smetti appena puoi e non fumare in presenza di altre
persone. Se non fumi non sperimentare il fumo.
2. Se bevi alcolici, sia birra, vino o superalcolici modera il loro consumo.
3. Aumenta il tuo consumo giornaliero di frutta e verdura fresche. Mangia spesso cereali
con un alto contenuto di fibre.
4. Evita di essere sovrappeso, aumenta l’attività fisica e limita l’assunzione di cibi grassi,
5. Evita un’eccessiva esposizione al sole ed evita scottature solari soprattutto ai bambini.
6. Applica ristrette regole che tendono a prevenire qualsiasi esposizione a sostanze che
sai possano provocare il cancro. Segui tutte le istruzioni salutari e di sicurezza
nell’uso di sostanze che possono provocare il cancro.
Molti tumori possono guarire se presi per tempo
7. Consulta un medico se scopri un nodulo, un’ulcera che non guarisce (inclusa nella
bocca), un neo che cambia forma, misura o colore o qualsiasi sanguinamento non
normale.
8. Consulta un medico se hai problemi persistenti come tosse persistente, o raucedine
persistente, un cambiamento nelle abitudini intestinali o urinarie e una perdita di peso
inspiegabile.
Per le donne
9. Fai il pap-test regolarmente, partecipa a programmi organizzati di screening per il
tumore della cervice.
10. Controlla regolarmente le tue mammelle, partecipa a programmi organizzati di
screening se superi i 50 anni.
La frequenza nell’eseguire routinariamente questi test e a quale età vengono iniziati varia da
paese a paese, anche se esistono raccomandazioni a livello internazionale. La frequenza,
l’ordine e il tipo di esami per la prevenzione secondaria dovrebbero essere intensificati per
quelle persone ad alto rischio di cancro. L’uso di test, per i fattori genetici predisponesti come il
BRCA1 e BRCA2, nelle donne con una storia famigliare di tumore mammario, può identificare
quelle con aumentato rischio di cancro.
Chirurgia profilattica e chemioprevenzione
La prevenzione terziaria basata su approcci chirurgici o farmacologici è pertinente a quei
soggetti per i quali il rischio di tumore è alto. Per esempio la mastectomia bilaterale profilattica
è un’opzione preventiva per quelle donne che vogliono ridurre il loro rischio di tumore
mammario. È stato dimostrato un vantaggio nella sopravvivenza delle giovani donne portatrici
di mutazioni nel BRCA1 e BRCA2 con una riduzione fino al 90% per il rischio di tumore
mammario. Anche se il coinvolgimento a livello fisico e psicologico la rendono una scelta
difficile per molte donne e ci sono pochi dati disponibili riguardanti la soddisfazione a lungo
termine e l’impatto psicologico e sociale che seguirà a queste procedure. Così, l’accettabilità
della chirurgia profilattica tra le donne a rischio di tumore mammario attualmente in Europa è
basso. Generalmente la decisione di sottoporsi a chirurgia profilattica è personale e dovrebbe
1
1.11

1
La scelta circa il
trattamento del
cancro dipende
dal suo stadio . . .
. . . la chirurgia
offre la più ampia
opportunità di
guarigione per
molti tipi di
tumore . . .
. . . il 60% di
persone con
cancro hanno
subito qualche tipo
di chirurgia.
1.12
essere presa dopo consiglio con un gruppo terapeutico multidisciplinare e, dove appropriato,
dopo test genetici. Perciò, gli infermieri necessitano di essere consapevoli delle complesse
situazioni che circondano i test per le mutazioni del BRCA1 e BRCA2 e la mastectomia
profilattica, per essere in grado di offrire alle pazienti informazioni comprovate e di assisterle
nel prendere una decisione. Un “counselling” dettagliato è molto importante per i pazienti.
Lo scopo della chemioprevenzione mira a diminuire l’incidenza oncologica in persone con
aumentato rischio per mezzo di terapie farmacologiche. Per esempio, l’efficacia
dell’antiestrogeno tamoxifene come agente chemiopreventivo nel tumore mammario è stato
studiato in tre studi clinici controllati randomizzati, che hanno prodotto risultati varianti.
Ricercatori del National Surgical Adjuvant Breast and Bowel Project (NSABP), Breast Cancer
Prevention Trial hanno trovato che il tamoxifene ha ridotto almeno della metà l’incidenza del
tumore mammario mentre studi clinici controllati Inglesi e Italiani non dimostrano significativi
benefici. Questa disparità è dovuta, in parte, alla differenza delle caratteristiche di rischio
tumorale di base tra la popolazione studiata nella differenza di misura dei gruppi (delle
“coorti”) nell’uso variabile di terapia di sostituzione ormonale e altri fattori. Uno studio NSABP
paragona l’efficacia del raloxifene con il tamoxifene in donne in post-menopausa con
aumentato rischio di sviluppo di tumore mammario (basato su età, numero di parenti di primo
gradi con tumore mammario, numero di figli ed età della donna alla prima gravidanza,
verdetto di anormalità dopo biopsia, ed età del menarca).
Il valore dell’uso profilattico del tamoxifene rimane controverso e per la potenzialità degli effetti
collaterali sia a livello vascolare che endometriale le donne candidate a terapie preventive con
tamoxifene devono essere rese consapevoli dei suoi rischi/benefici. I benefici della
mastectomia profilattica rispetto alla chemioprevenzione a tutt’oggi non sono conosciuti perché
non ci sono studi prospettici randomizzati che confrontino queste due strategie.
Trattamento del cancro: una prospettiva storica
La scelta circa il trattamento del cancro dipende dal suo stadio, es. quanto è grande, a che
grado di estensione arriva l’interessamento dei tessuti contigui, e se si è propagato in tessuti a
distanza (metastasi). Le opzioni di trattamento si possono generalmente classificare in:
● chirurgico
● radioterapico
● ormonale (terapia endocrina)
● chemioterapico
● biologico (anche detta immunoterapia).
Chirurgia
La chirurgia è la forma più vecchia di trattamento per il cancro. Prima della scoperta
dell’anestesia e dell’antisepsi (metodi come la sterilizzazione degli strumenti per prevenire
infezioni) la chirurgia era effettuata con grande malessere e rischio per il paziente. Oggi la
chirurgia offre la più ampia opportunità di guarigione per molti tipi di tumore e circa il 60% di
persone con cancro hanno subito qualche tipo di chirurgia.
La chirurgia può essere suggerita per ottenere uno o più risultati.
● Preventiva. Per rimuovere una crescita che non è maligna ma si sa essere associata con lo
sviluppo di malignità, es. poliposi del colon, o per rimuovere un’organo, es. mastectomia
profilattica in pazienti con mutazione di geni suscettibili con il tumore mammario o colectomia
in pazienti con rischio di tumore del colon dovute alle mutazioni del gene FAP.

● Diagnostica. Per prelevare campioni di tessuto per test di laboratorio che confermino la
diagnosi di cancro e la sua identificazione.
● Di stadiazione. Per determinare l’estensione della malattia usando procedure come la
laparoscopia o la laparotomia.
● Curativa. Per rimuovere il tumore quando localizzato con la speranza di rimuovere tutto il
tessuto canceroso. Questo è considerato trattamento oncologico “primario”.
● Palliativa. Per trattare le complicanze della malattia avanzata, es. per controllare il dolore e
migliorare la qualità di vita. La chirurgia palliativa non è intesa a curare il cancro ma
piuttosto a prolungare la vita.
● Supportiva. Per aiutare con il trattamento, es. posizionamento di una linea vascolare per
assistere con un trattamento chemioterapico.
● Ristabilizzante. Per restituire l’immagine corporea, la funzione di un organo o una parte di
corpo, es. ricostruzione mammaria e impianto protesico.
Radioterapia
La radioterapia usa particelle di alta energia o onde come i raggi X o gamma per
danneggiare o distruggere le cellule tumorali. È una delle più vecchie terapie e delle più valide
rispetto ai costi/benefici, si stima che il 50–60% di tutte le persone con tumore riceveranno
prima o poi radioterapia durante loro trattamenti. La radioterapia è considerata un trattamento
locale perché ne sono interessate solo le cellule dell’area trattata, può essere utilizzata in fasi
differenti del trattamento. Nel tumore al primo stadio la radioterapia può essere usata nel
tentativo di curare o controllare la malattia. Inoltre può essere utilizzata prima della chirurgia
per ridurre il tumore o dopo la chirurgia per ridurre la possibilità di recidive. Nella malattia
avanzata la radioterapia può essere usata per trattare i sintomi quali il dolore. La forma più
comune di radioterapia è la radioterapia esterna, es. radioterapia somministrata usando una
macchine che focalizzano le radiazioni sulla parte affetta. Comunque è anche possibile
somministrare le radiazioni ionizzanti posizionando le sorgenti radioattive direttamente
all’interno del corpo del paziente (brachiterapia) o iniettando liquido radioattivo (terapia con
radio-isotipi). In certi tipi di tumore la radioterapia può essere usata in combinazione con
chirurgia e/o chemioterapia.
Mentre la radioterapia può distruggere le cellule tumorali può avere anche effetti su alcune
delle cellule limitrofe. Questi effetti non specifici possono produrre una serie di effetti collaterali
che variano circa l’incidenza, secondo il sito irradiato e il dosaggio di irradiazione, che è
diverso da persona a persona.
E che includono:
● astenia
● tossicità ematologica
● stomatiti
● perdita dell’appetito
● bruciore cutaneo
● raucedine
● perdita di capelli
● difficoltà ad inghiottire
● nausea e vomito
● diarrea.
1
La radioterapia
usa particelle di
alta energia o
onde come i raggi
X o gamma per
danneggiare o
distruggere le
cellule tumorali.
. . . il 50–60% di
tutte le persone
con tumore
riceveranno prima
o poi radioterapia
durante loro
trattamenti.
1.13

1
La chemioterapia
agisce uccidendo
le cellule che si
riproducono
rapidamente.
È importante
capire che la
chemioterapia
citotossica non è
specifica per le
cellule tumorali.
1.14
Terapia ormonale (endocrina)
La terapia ormonale è un trattamento farmacologico che agisce sulla produzione di ormoni o
sul loro funzionamento, sia con una rimozione chirurgica delle ghiandole che producono
ormoni per distruggere le cellule tumorali o per rallentare la loro crescita es. avariectomia nel
tumore mammario. Le terapie con farmaci generalmente coinvolgono agenti che alterano
l’azione o la produzione di ormoni maschili o femminili e vengono usate per rallentare la
crescita di tumori mammari, prostatici ed endometriali. Esempi di terapie ormonali includono,
estrogeni (stilboestrolo, ethinylestradiolo), anti-estrogeni (tamoxifene), inibitori dell’aromatasi
(fadrozole anastrazole), progesteronici (medroxyprogesterone acetato, megastrol acetato),
androgeni (nandrolone) e anti-androgeni (aminoglutethimide, cyproterone acetato).
Le terapie ormonali sono associate a minori effetti collaterali rispetto alle chemioterapie
citotossiche, considerazioni che le rendono convenienti come trattamenti preventivi. Per quanto
alcune donne accusino come effetti collaterali:
● vampate, sudorazione
● nausea, diarrea, cattiva digestione
● aumento di peso
● cambiamenti nel ciclo mestruale
● crampi muscolari
● cambiamenti nell’umore
● reazioni allergiche
● mal di testa
● trombosi.
Si dovrebbe anche notare che una prolungata terapia con tamoxifene è stata associata con un
aumento nell’incidenza del tumore dell’endometrio. Anche se questo tipo di cancro è più
facilmente guaribile del tumore mammario, e perciò i benefici della terapia a lungo termine
con tamoxifene sono percepiti come più influenti dei rischi.
Chemioterapia
La chemioterapia è l’uso dei farmaci per curare il cancro. I farmaci chemioterapici sono spesso
descritti come antineoplastici (antitumorali) e citossici (distruttori di cellule). La chemioterapia
agisce uccidendo le cellule che si riproducono rapidamente. Anche se non esiste una
sostanziale differenza in termini di riproduzione tra cellule tumorali e cellule normali. Quindi
ogni volta che la chemioterapia è somministrata va cercato un equilibrio tra il distruggere le
cellule tumorali per guarire o controllare il cancro e il risparmiare le cellule normali per
minimizzare gli effetti collaterali indesiderati. È importante capire che la chemioterapia
citotossica non è specifica per le cellule tumorali.
C’è disponibilità di un ampia gamma di agenti chemioterapici che può essere ampiamente
classificata come si vede nella tavola 1.5. Ogni classe agisce in modo diverso su uno stadio
differente del ciclo cellulare (vedi il Modulo 2 per i dettagli del ciclo cellulare). Essi possono
perciò essere usati in combinazioni diverse e in ordini diversi per aumentare i loro effetti
citotossici. Questo spiega la complessità di molti regimi chemioterapici (standardizzati) usati
nella pratica clinica e che spesso utilizzano tre o quattro farmaci in sequenzialità o in
combinazione.

Tavola 1.5. Tipi di farmaci chemioterapici
Meccanismo d’azione e tumori Agente
Classe trattati (farmaco)
Agenti alkilanti Agiscono direttamente sul DNA per evitare Busulphan,
la riproduzione cellulare tumorale. Usati carboplatino,
controla leucemia cronica, linfoma non- cisplatino,
Hodgkin,la malattia di Hodgkin, mieloma ciclofosfamide,
multiplo e incerti tumori mammari, del dacarbazina,
polmone e dell’ovaio. ifosfamide
Antimetaboliti Interferiscono con la crescita del DNA e RNA 5-fluoruracile,
usati per il trattamento della leucemia cronica methotrexate,
come per i tumori dell’ovaio e del tratto gastro gemcitabina,
intestinale. citarabina,
fludarabina
Antitumorali Interferiscono con il metabolismo del DNA Bleomicina,
antibiotici o la mitosi o alterando le membrane cellulari. dactinomicina,
Usati in un ampia varietà di tumori. daunorubicina,
doxorubicina,
epirubicina
Inibitori della Inibiscono la mitosi o inibiscono gli enzimi Paclitaxel,
mitosi coinvolti nella sintesi proteica che serve alla docetaxel,
riproduzione cellulare. Usati in una ampia etoposide,
varietà di tumori. vinblastina,
vincristina,
vinorelbina
Nitrosuree Agiscono come tutto gli agenti alchilanti Nitrosurea,
inibendo gli enzimi coinvolti nella riparazione carmustine,
del DNA. Usati per trattare i tumori cerebrali lomustine
così come per il linfoma non Hodgkin,
il mieloma multiplo e il mieloma maligno.
Corticosteroidi Ormoni naturali o farmaci ormonosimili che Prednisone,
possono essere usati per trattare certi tumori dexametasone
(es. linfoma, leucemia, mieloma multiplo).
Spesso usati per intensificare gli effetti di altri
tipi di farmaci chemioterapici.
Altri Con svariati meccanismi d’azione. L-asparaginasi,
amsacrina,
tretinoina
1
1.15

1
La chemioterapia
può essere
somministrata
attraverso una
moltitudine di vie
dipende
dall’agente e dalla
posizione del
tumore . . .
Perciò uno degli
obiettivi nello
sviluppo della
farmacologia è
quello di produrre
metodi di
somministrazione
più accettabili, es.
orale . . .
1.16
La chemioterapia ha quattro obiettivi primari:
● ridurre il volume del tumore prima della chirurgia
● guarire il cancro
● controllare la malattia (arrestare la diffusione)
● azione palliativa (alleviare i sintomi e migliorare la qualità di vita generalmente senza
prolungare la sopravvivenza).
Generalmente la chemioterapia può essere somministrata in situazioni/stati diversi:
● neoadiuvante, es. prima della chirurgia per malattia primaria, viene usata per ridurre il
volume di un grosso tumore e far si che possa essere rimosso con maggior sicurezza e
minor ampiezza chirurgica
● adiuvante, es. dopo chirurgia o radioterapia per un tumore primario, viene usata per
prevenire una ripresa o per distruggere le cellule restate nell’organismo dopo la chirurgia o
la radioterapia
● primaria, è il trattamento primario per malattie quali il linfoma o la leucemia per le quali la
chirurgia non può essere un’opzione
● per metastatizzazione, dove la chemioterapia è usata per guarire la malattia, prevenire la
diffusione o nella palliazione dei sintomi dipende dal tipo di malattia e dalla diffusione delle
metastasi. Parecchi cicli di terapia possono essere somministrati a pazienti con metastasi,
con una terapia di prima linea come scelta iniziale e con la terapia considerata più
efficace, per poi passare ad una di seconda linea e ad ulteriori quando la terapia di prima
linea fallisce o c’è una ripresa di malattia.
La chemioterapia può essere somministrata attraverso una moltitudine di vie dipende
dall’agente e dalla posizione del tumore:
● intravenosa
● orale
● topica
● intramuscolare
● sottocutanea
● intra-arteriosa
● intrapleurale
● intraperitoneale
● intravescicale
● intratecale
● intralesionale.
Di queste la via intravenosa è la più comune. I farmaci chemioterapici somministrati per questa
via generalmente influiscono su tutto il corpo, distruggendo le cellule tumorali ma anche le
cellule normali durante la divisione attiva. Perciò uno degli obiettivi nello sviluppo della
farmacologia è quello di produrre metodi di somministrazione più accettabili, es. orale, o che
limiti l’attività del farmaco alla parte del corpo affetta da tumore, es. somministrazione intraarteriosa
nella somministrazione per i tumori epatici e intratecale nella somministrazione per i
tumori del sistema nervoso centrale (CNS).

Limitazioni nella chemioterapia oncologica
Poiché gli agenti chemioterapici agiscono su tutte le cellule a divisione (turn-over) rapida e non
solo su quelle che sono tumorali, essi possono anche danneggiare le cellule normali a rapida
divisione specialmente le cellule epiteliali. Le cellule normali che si dividono rapidamente
includono le cellule da follicoli piliferi, le cellule del sistema riproduttivo e del tratto
gastrointestinale e le cellule del midollo osseo.
Midollo osseo
Follicoli piliferi
Tratto gastrointestinale
Organi riproduttivi
Figura 1.4. Il diagramma illustra le varie cellule sane che proliferano, nella norma, attivamente e che
vengono danneggiate dagli effetti collaterali della chemioterapia.
1
1.17

1
Spesso è la
combinazione di
uno o più effetti
collaterali che
limita la singola
dose o la dose
comulativa di
chemioterapia che
può essere
somministrata.
terapie
oncologiche più
specifiche che
siano dirette
esclusivamente alle
cellule tumorali,
mentre
risparmierebbero
le normali cellule
sane, sarebbero
meno tossiche per
il paziente e
impiegherebbero
quindi meno
risorse.
1.18
Questo spiega alcuni effetti collaterali della chemioterapia:
● la soppressione del midollo osseo (diminuzione della conta cellulare dei globuli rossi,
bianchi e delle piastrine) porta ad avversi effetti collaterali e ad infezioni
● perdita di capelli
● perdita di appetito e di peso
● stomatiti ed esofagiti.
Inoltre con l’uso di sostanze chemioterapiche si può andare incontro ad effetti collaterali che
includono:
● cambiamenti nel gusto
● nausea e vomito
● costipazione
● diarrea
● astenia
● danni cardiaci
● modificazioni a livello del sistema nervoso centrale
● danni polmonari
● danni al sistema riproduttivo
● danni epatici
● danni renali e del sistema emuntore.
Spesso è la combinazione di uno o più effetti collaterali che limita la singola dose o la dose
comulativa di chemioterapia che può essere somministrata. Sono state adottate varie strategie
per intensificare o massimizzare il quantitativo di agenti chemioterapici che possono essere
somministrati per aumentare le probabilità di un effetto terapeutico favorevole sul cancro. La
tossicità può essere limitata adottando interventi quali la somministrazione di farmaci
antiemetici e l’utilizzo di citochine per stimolare la produzione di cellule dei globuli rossi e
bianchi. Anche se la tossicità rimane la più grande barriera al quantitativo di farmaco che può
essere somministrato. Le stesse considerazioni possono essere applicate alla radioterapia.
Inoltre a causa di un bisogno di assistenza intensiva al paziente per far si che la tossicità
venga mantenuta all’interno di limiti accettabili, la chemioterapia impegna parecchio tempo di
assistenza infermieristica e disperde risorse economiche limitate. Così, terapie oncologiche più
specifiche che siano dirette esclusivamente alle cellule tumorali, mentre risparmierebbero le
normali cellule sane, sarebbero meno tossiche per il paziente e impiegherebbero quindi meno
risorse.
Terapia biologica (immunoterapia)
Per terapia biologica o immunoterapia si intende ogni terapia basata su componenti del
sistema immunitario, il meccanismo di difesa corporeo naturale contro le malattie. È destinato a
colpire più specificatamente le cellule tumorali che non la chemioterapia o altri agenti che
generalmente tendono a agire sia sui tessuti tumorali che sani. La terapia biologica è perciò
l’uso di trattamenti che promuovono o supportano le risorse immunitarie corporee o l’uso di
base di componenti del sistema immunitario in modo da uccidere le cellule tumorali o reprimere
la crescita della malattia. Una descrizione dettagliata degli sviluppi della terapia biologica è
fornita nel Modulo 6.

Sommario
È’ chiaro che le misure di prevenzione hanno il maggior impatto sull’indice di sopravvivenza
per tumore. Sia la prevenzione primaria che la diagnosi precoce (prevenzione secondaria)
hanno avuto un effetto significativo per il tasso di sopravvivenza a 5 anni negli ultimi decenni.
Importanti risorse economiche e sanitarie sono state altresì impiegate nel trattamento dei tumori
avanzati, che può essere di beneficio a singoli pazienti. Comunque c’è scarsa evidenza di
efficacia di regimi chemioterapici, non-specifici, di prima scelta, sul tasso totale di
sopravvivenza. Questa è una ragione perché si dedichino così tante ricerche e indagini verso
specifici obiettivi tumorali a terapie che possono essere più efficaci e meno tossiche. I progressi
sono stati ampiamente favoriti dall’avanzamento che si è osservato negli ultimi decenni nella
biologia molecolare e nella genetica. Questi progressi hanno permesso alle terapie tumorali di
essere dirette agli errori molecolari che sono specifici per le cellule tumorali.
I prossimi moduli di questa risorsa vogliono:
● descrivere la normale crescita cellulare e come essa sia controllata
● dettagliare le alterazioni cellulari e le anormalità che derivano da un difetto nel controllo
della crescita cellulare e la produzione di cellule maligne
● spiegare come funziona il sistema immunitario umano e la potenzialità dei componenti del
sistema immunitario utilizzabile per curare il cancro
● mostrare come queste conclusioni siano state utilizzate nello sviluppo sia delle terapie
biologiche mirate che non mirate.
1
1.19

1
1.20
Questionario di autovalutazione
1. Il cancro rappresenta un problema sanitario globale ma ci sono varianti internazionali circa
l’incidenza e il tipo di cancro associati alla mortalità? Quali fattori influenzano tali
differenze?
2. La prevenzione del cancro può essere divisa in primaria, secondaria e terziaria. Per
piacere fai quattro esempi che possono essere usati per le misure di prevenzione primaria,
tre per la secondaria e due per la terziaria.
3. Le opzioni di trattamento oncologico dipendono dallo stadio del tumore. Per piacere
identifica e definisci tre obiettivi principali degli interventi chirurgici.
4. Altre opzioni di trattamento per il cancro comprendono la radioterapia, l’ormonoterapia e
la chemioterapia. Definisci brevemente e sottolinea gli intenti principali di ciascun
approccio e identifica alcuni effetti collaterali comuni per ciascuna terapia.
5. Descrivi gli approcci per migliorare la specificità e l’obiettivo delle terapie antiblastiche.
Le risposte a queste domande sono a pag. 8.1.

Introduzione
Modulo 2. Controllo della crescita cellulare e cancro
Per capire come il cancro si sviluppa e per disporre approcci razionali di trattamento a questa
patologia, è necessario capire sia il lavoro interno alle cellule che le interazioni tra ed intracellulari.
Le cellule tumorali proliferano (si sviluppano rapidamente) a dispetto dei normali
meccanismi di controllo e posseggono caratteristiche speciali che permettono loro di invadere
e colonizzare i tessuti circostanti.
Questo modulo fa il punto sul normale processo di replicazione o divisione cellulare e sui
meccanismi che lo controllano. I normali controlli sulla replicazione cellulare sono forniti da un
apparato di importanti fattori che procurano alle cellule segnali proliferativi o antiproliferativi. I
fattori di crescita che si legano ai corrispettivi recettori, sono particolarmente importanti per
marcare le molecole. Il loro ruolo nella proliferazione e crescita cellulare è dibattuto. Anche le
caratteristiche fisiche come l’ancoraggio cellulare a una “base” e l’invecchiamento cellulare
hanno un ruolo nel controllo della proliferazione e le loro caratteristiche vengono descritte in
questo capitolo.
La conoscenza di questi processi che controllano la normale proliferazione cellulare e
garantiscono che il normale sviluppo delle cellule sane sia mantenuto nel corpo, è vitale per
capire lo sviluppo del cancro. Cambiamenti che agiscono per sopraffare questi meccanismi di
controllo e che producono abnormi proliferazioni cellulari sono descritti nei moduli successivi.
2
2.1

2
2.2
Questionario di autovalutazione
1. Quali caratteristiche distinguono le cellule tumorali dalle cellule normali?
2. Il ciclo cellulare è una sequenza ordinata di eventi attraverso i quali le cellule raddoppiano
il contenuto intracellulare e si duplicano. Quali sono gli obiettivi del ciclo cellulare?
3. La mitosi permette la proliferazione cellulare mantenendo il corretto numero diploide di
cromosomi in ciascuna cellula. Spiega come i cromosomi da un ovulo e dallo spermatozoo
sono capaci di combinarsi mantenendo un corretto numero di cromosomi.
4. Il ciclo cellulare è ben coordinato da punti di controllo e da fattori biochimici e fisici che
influenzano il ciclo. Definisci e descrivi il ruolo dei fattori di crescita e di ancoraggio nel
controllo del ciclo cellulare.
Le risposte a queste domande si trovano a pag. 8.3.

Visione complessiva della replicazione cellulare
Introduzione
La divisione cellulare, la crescita, la differenziazione e la morte cellulare programmata
(apoptosi) sono tutti elementi importanti del normale funzionamento cellulare. Le cellule tumorali
hanno due caratteristiche che le distinguono dalle cellule normali.
● Proliferano (crescono rapidamente) a dispetto dei normali controlli. Questo tipo di crescita è
descritto come neoplastico.
● Hanno speciali caratteristiche che consentono loro di invadere e colonizzare i tessuti
circostanti, con significato di malignità cellulare.
La maggioranza delle cellule del corpo sono cellule eucariote, o cellule che contengono un
nucleo (figura 2.1). Eccezioni includono eritrociti maturi. All’interno del nucleo si trovano i
cromosomi, che sono la formula per costruire la base (matrice) della vita, es. essi contengono le
informazioni necessarie a fornire la sintesi di un vasto spettro di proteine. Le proteine sono
essenziali alla formazione delle cellule per il controllo di tutti i processi cellulari e per la
regolazione dell’interazione intercellulare.
Strati
lipidici
Lisozomi
'Pompa' (delle)
Recettore proteine
Membrana plasmatica
Nucleo
Microtubli
Citoplasma
Cromosoma
Reticolo
endoplasmatico
Mitocondri
Figura 2.1. Struttura base di una cellula che mostra le principali strutture cellulari.
La cellula umana possiede 46 cromosomi (22 paia di autosomi più un paio di cromosomi del
sesso) (figura 2.2). Le cellule che contengono due serie di cromosomi omologhi e logicamente
due coppie di ogni gene sono descritte come diploidi. Ogni cromosoma comprende due lunghi
filamenti a spirale stretta di DNA (acido desossiribonucleico) che si avvolgono assieme a
formare il DNA a doppia elica (figura 2.3). Il DNA è formato da quattro differenti basi
(adenina, citosina, timina e guanina) che si accoppiano con legame debole a formare coppie
di basi. Queste basi sono l’unità fondamentale del codice genetico essendo le loro sequenze
intrinseche alla corretta formazione di migliaia di geni che stanno lungo la lunghezza della
molecola di DNA. I geni sono corti tratti di DNA responsabili dell’ereditarietà somatica quale il
colore degli occhi e dei capelli e, più importante, della composizione e funzione di tutte le
cellule.
2
La cellula umana
possiede 46
cromosomi.
2.3

2
2.4
1–3 4–5 1–3 4–5
6–12 6–12
13–15 16–18 13–15 16–18
19–20 21–22 X–X 19–20 21–22 X–Y
Donna
Figura 2.2. L’insieme completo dei 46 cromosomi umani.
Braccio corto
Centromero
Braccio lungo
Cromosoma
Figura 2.3. Diagramma schematico di un cromosoma umano con indicata la struttura a doppia elica
del DNA.
Per trasmettere queste caratteristiche fisiche alla discendenza e continuare il rinnovo cellulare
per mantenere l’equilibrio tra la crescita cellulare e la morte all’interno del corpo tutte le cellule
subiscono un processo di replicazione del DNA e di divisione cellulare
Il ciclo cellulare
Ciclo cellulare è il nome dato alla sequenza ordinata di eventi attraverso i quali una cellula
duplica il suo contenuto e si divide in due. Negli adulti la divisione cellulare è essenziale, dove
il ciclo cellulare serve a sostituire quelle cellule che si sono perse per normale usura, rottura o a
causa della morte cellulare programmata (apoptosi). Questo, per mantenere lo status quo in
termine di numero cellulare, un uomo adulto deve produrre parecchi milioni di cellule ogni
secondo.
Vomo
DNA

Gli obiettivi del ciclo cellulare sono:
● produrre due cellule figlie identiche geneticamente replicando (copiando) accuratamente il
DNA dei cromosomi delle cellule genitrici
● distribuire equamente i cromosomi tra le due cellule figlie
● duplicare il contenuto citoplasmatico.
Queste necessità che significano una serie complessa di eventi nucleari e citoplasmatici devono
essere coordinate reciprocamente durante il ciclo cellulare. La sequenza degli eventi che
comprende il ciclo cellulare è illustrato nella figura 2.4.
Figura 2.4. Ciclo cellulare.
Punto di
Limitazione
Fase-G1
(tra la mitosi e
la sintesi del DNA)
Mitosi
(divisione cellulare)
Fase S
(sintesi del DNA)
Fase G2
(tra la fase S e la
mitosi)
Meccanismo della divisione cellulare
Durante il ciclo cellulare, le cellule si sviluppano, si preparano alla divisione e si dividono per
produrre due identiche cellule figlie che contengano le stesse informazioni genetiche della
cellula genitrice. Quattro fasi distinte compongono il ciclo cellulare:
● G1 (Gap 1)
● S (Sintesi)
● G2 (Gap 2)
● M (Mitosi).
G1, S e G2 sono raggruppate sotto la comune definizione di interfase che avviene prima
della mitosi. Quando una cellula entra nella fase S è destinata normalmente a procedere nella
fase G2 ed a dividersi con la mitosi.
Il ciclo comincia a G1, un periodo di preparazione durante il quale sono raccolti tutti i
componenti necessari alla divisione cellulare. La replicazione del DNA o duplicazione del
DNA (così nominato perché il quantitativo di DNA è duplicato) avviene nella fase S o fase di
sintesi. Anche le informazioni della cromatina (compresi gli istoni [proteine somatiche caricate]
2
2.5

2
2.6
e altre proteine combinate con il DNA) hanno luogo durante la fase S. La cromatina contiene
due serie identiche di cromosomi (cromatidi). Dopo la fase S le cellule entrano nella G2, un
periodo di crescita cellulare e metabolismo, dopo il quale la cellula procede alla fase M o fase
di divisione cellulare. Questa fase è quella finale del ciclo cellulare e coinvolge la divisione
nucleare con un processo chiamato mitosi, seguito da una divisione citoplasmatica.
Mitosi
La mitosi è lo stadio di divisione nucleare della fase M nel ciclo cellulare. Durante la mitosi è
essenziale che la cellula acquisisca un totale di 46 cromosomi, es. ogni cellula figlia dovrebbe
ricevere due copie di ciascun cromosoma (stato diploide). Al fine di semplificare la nostra
comprensione dell’attività coinvolta nella mitosi il processo è diviso in quattro passaggi
profase, metafase, anafase e telofase.(Figura 2.5)
Interfase Profase anticipatoria
Metafase
Figura 2.5. Illustrazione delle fasi della mitosi.
Profase (fase iniziale)
Profase tardiva
Anafase Telofase
A seguito della replicazione di ciascun cromosoma nella fase S del ciclo cellulare i singoli
cromosomi iniziano a sbrogliarsi e diventano più distinti. Ogni cromosoma si contrae diventa
più corto e strettamente avvolto prendendo l’apparenza di un doppio filamento che lo rende
invece più visibile. A questo stadio ogni cromosoma consta di due parti longitudinali identiche,
i cromatidi. Questi sono uniti da una struttura chiamata centromero. Verso la fine della profase
la membrana nucleare si rompe e il nucleo cellulare scompare.
Metafase (fase mediana)
Durante questa forma intermedia i fusi nucleari o microtubuli diventano sporgenti. Questi fusi
sono polimeri che formano lo scheletro della cellula e sono coinvolti nel guidare i movimenti
delle strutture cellulari. Durante la metafase essi cominciano ad avvicinarsi al centro di ciascun
nucleo e si estendono all’esterno verso i poli. Mentre questi fusi non si uniscono di fatto nel
nucleo e, nel centro del nucleo c’è una considerevole sovrapposizione. Nella metafase
primaria i cromosomi sembrano muoversi e alla fine allinearsi in un piano ad angoli retti
rispetto ai fusi (piano di metafase). I cromosomi sono tirati verso i fusi e si attaccano ai loro
centromeri.

Anafase (continuazione della fase mediana)
All’inizio dell’anafase i centromeri uniscono i due cromatidi di ciascun cromosoma separato e il
singolo cromatide acquista l’aspetto di una V. Da questo momento ciascun cromatide si
comporta come un singolo cromosoma. I due cromatidi da un cromosoma sono attirati agli
opposti poli della cellula, con la punta della V che guarda ai poli.
Telofase (fase finale)
Durante la telofase scompaiono i fusi e si forma una membrana nucleare attorno alle due serie
di cromosomi. i cromosomi poi si srotolano e si aggrovigliano nella cromatina. Le due cellule
figlie contengono lo stesso numero di cromosomi e ciascuna è una copia identica della cellula
genitrice originale. Una volta che tali processi sono completati, il ciclo cellulare inizia ancora
dallo stadio di interfase.
Meiosi
Il ruolo della mitosi è di facilitare la proliferazione cellulare mentre si mantiene il numero
corretto (46) di cromosomi in ogni nucleo (diploidismo). La riproduzione sessuale coinvolge la
fusione e il ricombinamento dei geni da due individui per produrre cellule che differiscono
geneticamente da quelle di entrambi i genitori. Combinando due cellule diploidi si
raddoppierebbe il numero dei cromosomi a 92. Per quanto questo è evitato dal processo di
meiosi che avviene solo negli organi riproduttivi che generano ovuli e spermatozoi.
La meiosi comprende due successive divisioni della cellula e del nucleo ma avviene solo un
raddoppio di DNA, così producendo quattro cellule aploidi da una cellula diploide iniziale.
Questo significa che ogni cellula figlia ha 23 cromosomi. E quando uno spermatozoo fertilizza
l’ovulo si ristabilisce il numero diploide di cromosomi per cellula (46).
Questo ciclo cellulare e di divisione nucleare differiscono l’un l’altra e sono così citate come
meiosi I e meiosi II. Anche se la meiosi I e II sono divise nelle stesse quattro categorie come la
mitosi:
profase I, metafase I, anafase I, telofase I, seguite da
profase II, metafase II, anafase II, e telofase II.
Meiosi I
Come con la mitosi, la meiosi I (figura 2.6) comincia allo stadio G1 nel periodo di tempo che
le cellule preparano la divisione. La maggioranza del DNA è sintetizzato nel primo periodo di
profase della meiosi I.
Profase I
La profase I della meiosi è diversa dalla profase della mitosi nel punto dei cromosomi omologhi
ciascuno fatto di due cromatidi appaiati. Questi cromosomi appaiati appaiono come una
tetrade di quattro cromatidi con incroci tra i cromatidi dei cromosomi appaiati e che aiutano a
tenere assieme le coppie. A questo punto la coppia di cromosomi è associata con la
membrana nucleare. Comunque, poiché la membrana nucleare si rompe, fusi simili a quelli
visti nello stadio di mitosi e i cromosomi iniziano a migrare verso una posizione mediana tra i
poli della cellula (piano metafase). La profase I occupando quasi il 90% della durata totale
della meiosi è il periodo più lungo della meiosi. Per questa ragione viene talvolta sotto-divisa in
leptotene, zigotene, pachitene, diplotene e diacinesi. Questi termini descrivono vari stadi
sottoindicati.
2
2.7

2
2.8
Profase anticipatoria I
Profase tardiva I
Metafase
Anafase anticipatoria I
Figura 2.6. Illustrazione delle fasi della meiosi I.
Metafase I
I paia di cromosomi sono sistemati sul piano di metafase. I due cromosomi formano ciascuno
una coppia attaccati ai filamenti dei poli opposti al nucleo in preparazione per l’anafase I.
Anafase I
Durante l’anafase I i cromosomi sono attirati ai poli. In contrasto con la mitosi i cromatidi
rimangono attaccati al centromero e si muovono come una sola unità. Così i cromosomi
analoghi viaggiano verso i poli opposti della cellula col risultato che il numero dei cromosomi
in ciascun nucleo neoformato è la metà di quelli della cellula madre.
Telofase I
Si forma una membrana cellulare attorno a ciascuno dei due gruppi di cromosomi nel nucleo.
Come detto sopra i due nuclei così formati contengono un numero aploide di cromosomi.
Perciò nelle cellule umane spermatogeniche per esempio, i 46 cromosomi sono divisi lasciando
23 cromosomi in ciascuna cellula figlia. Comunque è importante notare che questi cromosomi
contengono ciascuno due cromatidi.
Seguendo le informazioni dei due nuclei le cellule si dividono a formare due cellule figlie.
Meiosi II
È simile alla mitosi (figura 2.5) ma le cellule coinvolte sono aploidi e non diploidi.
Profase II
I filamenti nel nucleo e i cromosomi iniziano a muoversi verso il piano di metafase.
Metafase II
I cromosomi si allineano sul piano di metafase con i cromatidi orientati verso i poli opposti del
nucleo. È importante notare che in questo momento ciascuno dei 23 cromosomi è separato.
Anafase II
Anafase tardiva I
I centromeri si dividono e i due cromatidi che formano ciascuno un cromosoma sono attirati ai
poli opposti.

Telofase II
Infine le membrane nucleari si formano intorno ai cromatidi, che ora stanno ai poli e possono
essere considerati cromosomi. La cellula si divide a formare due cellule figlie aploidi.
In questo modo la meiosi produce quattro cellule figlie da una cellula madre originale (due
cellule figlie sono formate nella meiosi II). Ciascuna cellula figlia contiene un numero aploide di
cromosomi. Queste dovrebbero essere confrontate alle due cellule diploidi figlie formate dalla
mitosi (figura 2.7).
Meiosi I
Cromosomi
omologhi sono
divisi sul piano di
metafase
Meiosi II
Divisioni
cellulare
Replicazione
del DNA
Cromosomi
omologhi si appaiano
sul piano di metafase
Divisioni
cellulare
Figura 2.7. Confronto tra mitosi e meiosi.
Meiosi
Mitosi
4 cellule aploidi figlie 2 cellule diploidi figlie
2
2.9

2
2.10
L’importanza della mitosi e della meiosi
Un corretto funzionamento della replicazione cellulare e dunque della mitosi e meiosi è
essenziale al mantenimento della funzionalità e alla salute di un organo. Così è vitale che i
processi che controllano la replicazione cellulare funzionino normalmente per mantenere
l’equilibrio tra le cellule morte e la generazione di nuove cellule. Ogni disfunzione in questo
controllo può condurre a disfunzioni e morte dell’organo se l’equilibrio volge a favore della
morte cellulare, o verso il cancro, se accresce la replicazione. Questi processi di controllo sono
descritti nella sessione seguente.
Fattori e percorsi coinvolti nel controllo della replicazione
cellulare
Il sistema di controllo nel ciclo cellulare
La sequenza degli eventi del ciclo cellulare sono governati dal sistema di controllo dello stesso,
che ciclicamente avvia i processi essenziali di riproduzione cellulare come il raddoppio del
DNA e la segregazione cromosomica. Una serie di proteine, incluse le proteino-chinasi, i fattori
di crescita e i loro recettori, interagiscono per indurre e coordinare i processi essenziali che
duplicano e dividono i contenuti cellulari. Ciò coinvolge stimolazioni o inibizioni dell’attività
dei geni nel nucleo cellulare, che poi esercita un effetto attraverso la produzione di proteine.
Punti critici di controllo e di input per le informazioni regolatorie del sistema di controllo del
ciclo cellulare che assicurano che la riproduzione cellulare si svolga regolarmente. Ricadute
dal ciclo cellulare possono impedire al sistema di controllo di passare attraverso certi specifici
punti limitativi. Nei mammiferi, il punto più importante di attrazione nel ciclo cellulare è
nell’ultimo stadio di G1 ed è conosciuto come “start” (fig. 2.8). Un errore in questo punto di
controllo o la possibilità di acquisire caratteristiche che permettano a questo punto di “start” di
essere sopraffatto è importante nello sviluppo del cancro. In più al punto “start” fattori fisici
come l’ancoraggio cellulare e la senescenza (vedi pagine 2.14–2.15) influenzano il ciclo
cellulare e hanno anche un ruolo nello sviluppo del cancro.
Da G2 a M
Figura 2.8. Check-point nel ciclo cellulare.
Sintesi
del DNA
Anafase
M
G2 G1
S
Partenza o punto R
Da G1 a S
G0 (quiescenza)

Punti di controllo
Perno del corretto funzionamento del sistema di controllo del ciclo cellulare sono due famiglie
di proteine:
● sottoelemento della proteinochinasi chiamato proteinochinasi ciclino-dipendente (Cdk)
● attivatore delle proteine chiamate cicline.
Le cicline si legano alle molecole Cdk e controllano le loro capacità di legarsi a gruppi fosfati
e così attivare le appropriate proteine bersaglio (figura 2.9). Queste due famiglie proteiche
formano proteine complesse di combinazioni diverse che esercitano il controllo sul ciclo
cellulare attraverso la loro attività chinasica (attività enzimatica che controlla la fosforilazione)
che vengono accese o spente improvvisamente in particolari punti del ciclo cellulare. Così,
queste proteine complesse forniscono un feed-back circa il progresso del ciclo cellulare
assicurando che le cellule completino un ciclo prima di iniziare il seguente.
Ciclina
Ciclina
degradata
G 2
S
Attivita
chinasica
P
M
P
Attivita
chinasica
G 1
Cdk
Ciclina
Ciclina
degradata
Figura 2.9. Attività del Cdk e delle molecole di ciclina nel controllo del ciclo cellulare.
Oltre al Cdk e alle cicline operano parecchi altri feed-back di controllo per contenere il sistema
regolatore del ciclo cellulare. Un altro importante punto di controllo (p53) sta nell’azione per
impedire a cellule con DNA danneggiato di iniziare la mitosi fino a che il danno non sia
riparato. Nei mammiferi una proteina chiamata p53 si accumula nella cellula in risposta al
danno sul DNA inducendo a una interruzione nel ciclo cellulare in G1. Come discusso nel
Modulo 3, le mutazioni nel gene che codifica la proteina p53 giocano un ruolo significante
nello sviluppo del cancro. Questo sembra avvenire per l’invalidamento del controllo di feedback
così che la frequenza di alterazioni genetiche promuovono l’insorgenza del cancro.
Fattori di crescita
Perché le cellule dei mammiferi possono cresce e dividersi devono ricevere specifici segnali
positivi da altre cellule. Molti di questi segnali sono fattori di crescita proteici che si legano ai
recettori complementari nella membrana plasmatica a stimolare la proliferazione cellulare.
Questi segnali positivi funzionano annullando i controlli intracellulari negativi che altrimenti
frenerebbero la crescita e fermerebbero l’attività del sistema di controllo del ciclo cellulare. Se
2
2.11

2
per la replicazione
cellulare è
necessario un
“cocktail” specifico
o una
combinazione di
fattori di crescita.
Gli ormoni sono
secreti dalle cellule
(ghiandole)
endocrine e
giocano un ruolo
importante nella
stimolazione della
divisione delle
cellule ormonodipendenti
di
organi . . .
2.12
cellule coltivate sono cresciute in assenza di siero esse entrano in un ciclo cellulare statico dove
il sistema di controllo del ciclo cellulare è disabilitato a causa del sorpasso del punto di
controllo G.1. Questa fase di stasi è conosciuta come G0. E questo comportamento cellulare è
stato mostrato essere indotto dall’assenza di fattori di crescita. I fattori di crescita
comprendono:
● proteine
● polipeptidi (sub-unità proteiche)
● ormoni steroidei.
I fattori di crescita si possono trovare circolanti nel sangue o vicino a cellule che li hanno
secreti, dove sono tipicamente presenti a concentrazioni molto basse. Al contrario il siero è una
sorgente relativamente ricca di fattori di crescita. A tutt’oggi sono stati identificati 50 fattori di
crescita, alcuni dei più importanti sono presentati nella Tavola 2.1. I fattori di crescita possono
essere suddivisi in classi a ampia o ristretta specificità. Quelli ad ampia specificità che
appartengono alla famiglia dei fattori di crescita epidermici influenzano la crescita di molti tipi
di cellule diverse. Il fattore di crescita dell’eritropoietina che induce solo la proliferazione dei
precursori dei globuli rossi, è un recettore a ristretta specificità.
Tipicamente per la replicazione cellulare è necessario un “cocktail” specifico o una
combinazione di fattori di crescita. I fattori di crescita funzionano per controllare la
sopravvivenza, la differenziazione, la migrazione o il funzionamento delle cellule dipendenti
dalla circostanza predominante. Studi hanno dimostrato che cellule vicine competono per i
fattori di crescita e che la densità cellulare è limitata dalla concentrazione dei fattori di crescita.
I geni che inducono i fattori di crescita si definiscono in due categorie: geni a risposta
anticipata e geni a risposta ritardata. I geni a risposta anticipata sono prodotti entro 15 minuti
dalla stimolazione dei fattori di crescita e non necessitano sintesi proteica. I geni a risposta
anticipata meglio studiati sono i proto-oncogeni myc (implicati come un fattore causale nel
linfoma di Burkitt e nei tumori polmonari, mammari e della cervice), fos (codificano una
trascrizione di fattori che lavorano con il prodotto del proto-oncogene giovane per cambiare il
tasso di trascrizione di certi altri geni). In contrasto geni a risposta ritardata sono prodotti
almeno un’ora dopo la stimolazione dei fattori di crescita e necessitano della sintesi proteica. I
fattori che inducono questi geni a risposta ritardata sembrano essere prodotti da geni a
risposta anticipata, i quali come indicato sopra, spesso hanno funzione regolatrice. I geni a
risposta ritardata includono quelli codificati come proteine Cdk e parecchie cicline, tutti sono
coinvolti nella regolazione del ciclo cellulare.
Ormoni come fattori di crescita
Gli ormoni sono secreti dalle cellule (ghiandole) endocrine e giocano un ruolo importante nella
stimolazione della divisione delle cellule ormono-dipendenti di organi come seno, endometrio e
ovaie. Un eccessiva stimolazione ormonale è associata con un aumento della divisione
cellulare che in fine può esitare nella formazione di un tumore maligno, in particolare quando
questo effetto è combinato con il cambiamento dell’assetto del DNA di una cellula.
Le citochine sono ormoni polipeptidi prodotti dalle cellule del sistema immunitario. Esse hanno
effetti specifici sulle cellule del sistema immunitario e in comune con altri ormoni, esercitano il
proprio effetto legandosi a specifici recettori della superficie cellulare per indurre dei segnali.
Le citochine funzionano a concentrazioni molto basse e possono agire localmente sia con altri
tipi di cellule (paracrine) o con lo stesso tipo di cellule (autocrine) o sistematicamente
(endocrine). Come discusso nel Modulo 6 gli effetti delle citochine sul sistema immunitario
hanno suggerito il loro uso come strumento terapeutico nel cancro.

Tavola 2.1. Proteine, fattori di crescita e loro azione.
Fattore Membri relativi alla famiglia Specificità Effetti determinanti
Fattori di crescita derivati dalle Ampia Stimolano la proliferazione del tessuto connettivale
piastrine (PDGF), tre sottotipi cellulare e di alcune cellule neurogliali.
Fattori di crescita epidermici Fattori di crescita trasformatori di tipo Ampia Stimolano la proliferazione di molti tipi di cellule;
(EGF) (TGF-α) agiscono come segnale induttivo nello sviluppo
embrionale.
Fattori di crescita insulino-simili Fattori di crescita insulino simili II Ampia Promuovono la sopravvivenza cellulare, stimolano
(IGF-1) (IGF-II) insulina; il metabolismo cellulare, collaborano con altri
fattori di crescita a stimolare la proliferazione
cellulare.
I fattori di crescita trasformanti Attivatori di proteine ossee Ampia Rafforzano o inibiscono le risposte della
di tipo β (TFG-β), sottotipi morfogeniche (BMPS) maggioranza delle cellule verso altri fattori di
multipli crescita, dipendenti dal tipo cellulare, regolano la
differenziazione di alcuni tipi cellulari, agiscono
come segnale induttivo nello sviluppo embrionale.
Fattori di crescita dei fibroblasti Ampia Stimolano la proliferazione di molti tipi cellulari,
(FGF), sottotipi multipli inibiscono la differenziazione di vari tipi di cellule
staminali, agiscono come segnale induttivo nello
sviluppo embrionale.
Interleukina-2 (IL-2) Ristretta Stimolano la proliferazione dei linfociti T attivati.
Fattori di crescita dei nervi Fattori neutrofici di derivazione Ristretta Promuovono la sopravvivenza e permettono
(NGF) cerebrale (BDNF); neutrofina-3 il processo di attività nervosa di specifiche classi
(NT-3);neutrofina-4 (NT-4) di neuroni.
Eritropoietina Ristretta Promuovono la proliferazione, differenziazione e
sopravvivenza dei precursori dei globuli rossi.
Fattori stimolanti colonie di Fattori stimolanti le colonie di macrofagi Ristretta Stimolano la proliferazione, differenziazione e
granulociti (G-CSF) (M-CSF), fattori stimolanti le colonie di sopravvivenza dei neutrofili.
granulociti macrofagici (GM-CSF),
interleukina-3 (IL-3)
2
2.13

2
le cellule
rispondono a un
determinato fattore
di crescita solo se
sono presenti le
appropriate
proteine recettrici.
. . . la maggior
parte delle cellule
deve essere
ancorata ad una
base prima di
dividersi.
. . . la probabilità
di una cellula di
entrare in G0 e
divenire inerte
aumenta con il
numero di volte
che la cellula si
divide.
2.14
Recettori dei fattori di crescita
I fattori di crescita esercitano i loro effetti legandosi ai recettori che si trovano sulla superficie
cellulare. Una importante condizione degna di nota è che le cellule rispondono a un
determinato fattore di crescita solo se sono presenti le appropriate proteine recettrici. Quando
è limitata a rilevanti recettori, i fattori di crescita attivano una comunicazione, o segnalazione
percorso che stimola le cellule a rispondere sia con l’espressione che l’inibizione di proteine
riconosciute capaci di controllare la funzionalità cellulare. Come discusso nel Modulo 3 questo
controllo sulla crescita è influenzato dalla capacità dei recettori dei fattori di crescita ad
attivare la cascata di fosforilazione intracellulare che conduce a cambiamenti nell’espressione
genica. I recettori per la maggior parte dei fattori di crescita sono trans-membrane di
proteinochinasi tirosino-specifiche, come ad es. recettori con proteino-chinasi e dunque con
attività molecolo-attivanti, così come i recettori-2 (HER2) fattori di crescita epidermali umani.
Dipendenza d’ancoraggio
Anche fattori fisici influenzano il ciclo cellulare. Per esempio la maggior parte delle cellule deve
essere ancorata ad una base prima di dividersi. Questa dipendenza di ancoraggio è dovuta
ad un controllo di ancoraggio che opera sul punto di controllo G1. È come se i segnali
intracellulari generati nei punti di adesione (es. i punti dove le cellule sono attaccate l’un
l’altra) giochino un ruolo importante nella regolazione del sistema di controllo del ciclo
cellulare in molti tipi cellulari diversi. Questo perché il contatto fisico abilita le cellule a
comunicare reciprocamente. È degno di nota che le cellule nei tumori hanno proprietà
particolari che le rendono un’eccezione alla regola della dipendenza d’ancoraggio. Così esse
possono fuoriuscire dalla matrice extracellulare che le tiene in posizione tanto da migrare dai
fluidi corporali a altre zone del corpo (metastatizzazione) permettendo la formazione di un
tumore secondario (figura 2.10).
Tumore benigno
nell'epitelio
Tessuto
connettivo
Capillare
Lamina
basale
Senescenza cellulare
Il tumore filtra attraverso
la lamina basale
Le cellule tumorali invadono i
capillari e migrano verso altri siti
(metastatizzano)
Figura 2.10. Lo stadio per il quale le cellule sono capaci di fuoriuscire dalla matrice extracellulare e
metastatizza. Copyright, 1999 da Molecular Biology of the Cell by Alberts B et al. Riprodotto con
licenza della Routledge, Inc, parte del The Taylor e Francis Group.
La proliferazione cellulare non è solo influenzata dall’ambiente cellulare ma anche dalla storia
delle cellule. Per esempio la probabilità di una cellula di entrare in G0 e divenire inerte
aumenta con il numero di volte che la cellula si divide. Questo è descritto come senescenza o
invecchiamento cellulare. La senescenza cellulare è riflessa nella difficoltà di stabilire culture
permanenti di cellule normali, con fibroblasti, esempio, subire un massimo di 50
raddoppiamenti quando cresce in cultura.

Inoltre la proliferazione rallenta con l’invecchiamento della cultura. Anche se questo non è un
aspetto programmato della formazione genetica della cellula perché diverse cellule dello stesso
tipo all’interno della stessa popolazione smettono di riprodursi in tempi diversi. Si dovrebbe
notare che la probabilità che la riproduzione smetta o aumenti dipende da ciascuna
generazione. Questo fenomeno appare essere in relazione con l’accorciarsi dei telomeri, forse
dovuto ad una deficienza nell’enzima che li produce.
Apoptosi - morte cellulare programmata
La maggior parte delle cellule è programmata alle dipendenze di specifiche serie di segnali per
la sopravvivenza (figura 2.11).
Quando una cellula viene privata degli appropriati segnali di sopravvivenza la cellula attiverà
un programma di suicidio e di autodistruzione. Questo processo è chiamato morte cellulare
programmata o apoptosi. L’apoptosi è anche eseguita da speciali molecole che forniscono un
segnale di morte. I segnali di morte che provengono dall’esterno della cellula sono portati da
vari organuli, all’interno della cellula attraverso un intricato reticolo di molecole che agiscono
B
B
B
A
C
A
C
A
C
D
F
E
G
Sopravvivenza
Divisione
Differenziazione
Morte
Figura 2.11 Segnali extracellulari inducono la sopravvivenza, la divisione la differenziazione e la
da messaggeri. Per esempio la proteina citosolica Bid, porta un segnale di morte dalla
membrana cellulare al mitocondrio permettendo alla membrana esterna mitocondriale di
diventare permeabile permettendo una rapida degradazione cellulare.
2
2.15

2
2.16
Sommario
Le cellule si moltiplicano attraverso un processo strettamente regolato chiamato ciclo cellulare.
La replicazione nucleare e la divisione cellulare sono stadi importanti del ciclo cellulare. Le
cellule che non sono coinvolte nella riproduzione cellulare, es. la maggioranza delle cellule,
aumentano attraverso la mitosi mentre le cellule sessuali crescono con la meiosi. Il controllo del
sistema del ciclo cellulare sorveglia il progresso del ciclo cellulare con un importante punto
limitativo nella fase G1. Le cellule normalmente si trattengono dal proliferare se non ricevono
specifici segnali da altre cellule per agire in tale modo. I fattori di crescita sono molecole
importanti per stimolare la proliferazione cellulare. Inoltre la maggior parte delle cellule devono
essere ancorate ad un substrato prima che si dividano. Diversi tipi di segnale determinano se
una cellula crescerà, si dividerà, si differenzierà o morirà. Nello stato di salute, questi segnali
assicurano che il numero delle cellule sia mantenuto ai livelli necessari per la normale funzione
organica, ecc. Il segnale che induce alla morte cellulare è detto apoptosi, ed è un modo
normale per mantenere l’appropriato numero cellulare.

Questionario di autovalutazione
1. Quali caratteristiche distinguono le cellule tumorali dalle cellule normali?
2. Il ciclo cellulare è una sequenza ordinata di eventi attraverso i quali le cellule raddoppiano
il contenuto intracellulare e si duplicano. Quali sono gli obiettivi del ciclo cellulare?
3. La mitosi permette la proliferazione cellulare mantenendo il corretto numero diploide di
cromosomi in ciascuna cellula. Spiega come i cromosomi da un ovulo e dallo spermatozoo
sono capaci di combinarsi mantenendo un corretto numero di cromosomi.
4. Il ciclo cellulare è ben coordinato da punti di controllo e da fattori biochimici e fisici che
influenzano il ciclo. Definisci e descrivi il ruolo dei fattori di crescita e di ancoraggio nel
controllo del ciclo cellulare.
Le risposte a queste domande si trovano a pag. 8.3.
2
2.17

Introduzione
Modulo 3. Basi genetiche dello sviluppo tumorale
Comprendere le componenti molecolari e genetiche delle cellule è importante per capire le
basi dello sviluppo tumorale. Così questo modulo inizia con un ripasso della genetica, e su
come i geni specifichino e dirigano la produzione di proteine attraverso le quali essi possono
avere il loro risultato.
Su questa linea si sviluppa la discussione verso i meccanismi di mutazione genetiche e la
valutazione che queste mutazioni hanno nello sviluppo del cancro. La crescita tumorale inizia
con una mutazione (un cambio strutturale nel DNA di una cellula). Anche se si crede che
queste mutazioni strutturali avvengano frequentemente, le cellule che recano mutazioni sono
generalmente distrutte dal sistema di controllo fisiologico prima che si possano dividere e
replicare. Il cancro si sviluppa quando queste cellule abnormi sopravvivono e riescono a
riprodursi in un quantitativo sufficiente a provocare la malattia.
Le cellule tumorali sono caratterizzate dalla loro capacità di moltiplicarsi senza alcuna
limitazione, e a diffondersi o metastatizzare dal tumore primario verso altre parti del corpo
attraverso il sistema circolatorio o linfatico. Tradizionalmente il cancro è considerato essere una
malattia della proliferazione cellulare. Anche se, ora appare evidente che l’importanza sta nel
bilancio tra divisione cellulare e morte cellulare (apoptosi). Quindi il cancro può risultare da:
● incontrollata divisione cellulare
● deficit del meccanismo soppressivo
● una combinazione dei due.
In particolare il cambio genetico nel DNA cellulare può risultare da una scorretta sostituzione
di un paio di basi con un altro, dalla rimozione (perdita) o inserzione di una o più basi o dalla
replicazione o cancellazione di un intero gene. Particolarmente importanti sono le mutazioni
verso geni che si trovano normalmente nelle cellule chiamate proto-oncogeni (geni che
normalmente svolgono il ruolo di stimolare la proliferazione cellulare) e geni onco-sopressori
(geni che normalmente hanno il ruolo di inibire la proliferazione cellulare). Mutazioni di tali
geni possono risultare rispettivamente da una iper-stimolazione o carenza di inibizione nella
proliferazione cellulare. Questi geni alterati possono allora trasmettere istruzioni non corrette
alle cellule che derivano dalle cellule genitrici attraverso il ciclo cellulare.
I geni alterati esercitano il loro effetto attraverso la sintesi delle proteine alterate (i geni
codificano proteine specifiche attraverso le quali esercitano il loro effetto). Nel caso del cancro
molte delle proteine che hanno un ruolo nello sviluppo del tumore, quando alterate, sono
coinvolte in un processo detto segnale di transduzione. Questo è un processo con il quale i
segnali che influiscono sulla crescita cellulare passano dall’esterno della cellula nel suo nucleo.
Questo processo coinvolge percorsi complessi di interazione tra proteine. Cambi in una
qualsiasi proteina che è coinvolta in questo percorso può alla fine incidere sul percorso di
lavoro cellulare e può anche dare l’avvio ed una espansione della popolazione cellulare
abnorme.
Tutti questi processi sono descritti in questo modulo. Specifici esempi di importanti protooncogeni,
geni onco-sopressori e percorsi di segnali di transduzione sono usati per illustrare
l’impatto delle mutazioni nella cellula.
3.1
3

3
3.2
Questionario di autovalutazione
1. Gli elementi e i processi genici possono essere disposti in un ordine gerarchico e
sequenziale. Completa lo schema inserendo le parole appropriate elencate sotto. I due
asterischi rappresentano l’inizio dei due percorsi di mutazione che possono sfociare nella
proliferazione cellulare incontrollata e la crescita tumorale invasiva. Per piacere
denominali:
DNA Cromosomi Transduzione Proteina
Genoma
Geni
Basi
**
Trascrizione
mRNA
2. Come può un proto-oncogene trasformarsi in un oncogene? Che tipi di processi vengono
eseguiti oltre al conosciuto controllo proto-oncogenico?
3. Usando come esempio il gene p53 “onco-soppressore” e il recettore HER2 del fattore di
crescita descrivi come le mutazioni possono condurre allo sviluppo del cancro in ciascun
caso.
4. Cos’ è il segnale di trasduzione e a cosa adempie?
5. Sottolinea brevemente le principali tappe ed eventi in un tipico percorso di trasduzione
usando in prima mossa un fattore di crescita.
6. Discuti il ruolo di mutazione genica nel cancro.
Le risposte a queste domande si trovano a pagina 8.4

Biologia / genetica molecolare – Le basi fondamentali
La biologia molecolare cellulare è lo studio della struttura delle molecole che formano una
cellula funzionante e dei vari processi nei quali queste molecole sono coinvolte. Ugualmente la
genetica molecolare si focalizza sul processo molecolare sottolineando la struttura e la funzione
dei geni, unità di base dell’ereditarietà. Prima di discutere i metodi di ricerca usati per studiare
le cellule a livello molecolare e genetico, è utile riassumere i ruoli delle molecole dominanti e i
concetti rilevanti per quest’area di ricerca.
Cellule e tessuti
Gli animali e gli uomini sono formati da cellule, che sono piccoli compartimenti limitati da
membrane riempiti da una soluzione acquosa concentrata di prodotti chimici. Le cellule sono
organizzate in gruppi (tessuti) che lavorano assieme attraverso reti di comunicazione
specializzate (segnali intercellulari) per eseguire funzioni specifiche. Nel processo cellulare le
molecole centrali sono nucleotidi o basi (che si uniscono a formare il DNA o l’acido
ribonucleico [RNA]), amminoacidi (che si uniscono a formare le proteine), zuccheri, e acidi
grassi. Il nucleo contiene la maggior parte del DNA e tutto l’RNA.
DNA
Una molecola di DNA consiste in due filamenti che si attorcigliano l’un l’altro da sembrare una
scala a pioli attorcigliata (figura 3.1). Questa è chiamata a doppia elica. I lati dell’elica sono
fatti di molecole di zucchero e fosfati e sono connessi da pioli di sostanze chimiche contenenti
nitrogeno chiamate basi. Ciascun filamento è una disposizione lineare di unità simili che si
riflettono chiamate nucleotidi, ciascuno dei quali è composto da una base di zucchero una di
fosfato e una di nitrogeno. Nel DNA le basi sono adenina (A), timina (T), citosina (E) e guanina
(G). L’ordine delle basi è detto sequenza, che specifica le esatte istruzioni genetiche richieste
per creare un particolare organismo.
A–G
C–G
I–A
G–C
A–I
C–G
T–A
B–G
A–T
C–G
I–A
G–C
A–I
C–G
T–A
A–G
A–T
C G
T A
A
G C
G G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
G
C
T
A
C–G
C–G
C–G
T
C–G
G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
C–G
Figura 3.1. Struttura e replicazione del DNA.
C–G
Filamenti genitori – doppla elica
Filamenti separati
Accoppiamento con nucleotidi
complementari
Formazione di nuovi filamenti
complementari
3
L’ordine delle basi
è detto sequenza,
che specifica le
esatte istruzioni
genetiche richieste
per creare un
particolare
organismo.
3.3

3
Un gene è una
sequenza specifica
di basi
nucleotidiche, la
quale sequenza
porta le
informazioni
necessarie per
costruire le
proteine.
Il codice genetico è
una serie di
specifiche
sequenze di tre
basi di DNA che
indicano quali
aminoacidi sono
richiesti per
formare proteine
specifiche.
3.4
Replicazione del DNA
Come discusso nel Modulo 2 le cellule animali si riproducono con un processo chiamato mitosi.
Questo coinvolge la duplicazione del contenuto cellulare e poi la sua divisione così da
produrre due cellule figlie. Ogni volta che una cellula si divide, il suo genoma completo viene
duplicato esattamente e diviso tra le due cellule figlie. Durante la divisione cellulare il DNA si
replica e la molecola di DNA si srotola permettendo ai filamenti di separarsi. Ciascun filamento
dirige la sintesi di un nuovo filamento complementare, con nucleotidi liberi di accoppiarsi con
le loro basi complementari su ciascuno dei filamenti separati (figura 3.1). Ogni cellula figlia
riceve un filamento di DNA vecchio e uno nuovo.
Geni
Ogni molecola di DNA contiene molti geni, che sono le unità di base fisiche e funzionali
dell’ereditarietà. Un gene è una sequenza specifica di basi nucleotidiche, la quale sequenza
porta le informazioni necessarie per costruire le proteine. Ogni gene codifica una proteina
funzionale specifica. Come regola generale, i geni hanno lo stesso nome delle proteine che
essi codificano, esempio il gene p53 codifica la proteina p53.
Cromosomi
Nel nucleo cellulare, il DNA è associato con molecole di proteine per formare strutture distinte
chiamate cromosomi. I cromosomi contengono approssimativamente parti uguali di proteine e
di DNA, con i geni sistemati linearmente lungo la loro lunghezza. Il nucleo della maggior parte
delle cellule umane contiene due serie di cromosomi (46 cromosomi in tutto), ogni serie è
fornita da ciascun genitore.
Genoma
La serie completa di istruzioni (“master blueprint”) per produrre un organismo è detta il suo
genoma. Il genoma umano, si stima, comprenda 30.000 geni. I geni umani variano molto in
lunghezza e spesso comprendono migliaia di basi. Anche se si sa che, approssimativamente
solo il 10% del genoma includa la sequenza di codifica delle proteine dei geni (exons).
Alternati tra gli “exons” ci sono sequenze genetiche che non hanno funzioni di codifica che
sono chiamati “introns”. Come discusso più avanti é in corso un progetto su larga scala, il
progetto Genoma Umano, che ha rivelato la sequenza e la posizione dei 30.000 geni che
compongono il genoma umano (vedi Modulo 5).
Le informazioni geniche vengono trasferite da una generazione di cellule all’altra per mezzo di
strette reazioni di coppie di basi; una coppia con T e G si appaia con C. Questo meccanismo
assicura che il nuovo filamento è una copia esatta del vecchio e minimizza l’incidenza di
errori.
La replicazione del DNA è molto accurata avendo sul posto parecchi meccanismi di controllo
così da assicurarsi che vengano rimossi posizionamenti incorretti dei nucleotidi. A dispetto di
ciò avvengono errori genetici chiamati mutazioni. Le conseguenze di tali errori possono essere
serie, poiché anche un cambiamento di un singolo nucleotide può avere importanti
implicazioni sul funzionamento cellulare. Le mutazioni possono predisporre un individuo al
tumore o ad altre patologie complesse.
Ulteriori informazioni sono disponibili su internet:
http:/www.ornl.gov/TechResources/Human_Genome/home.html
Il codice genetico
Il codice genetico è una serie di specifiche sequenze di tre basi di DNA (codoni) (figura 3.2)
che indicano quali aminoacidi sono richiesti per formare proteine specifiche. Così il “codone”

dirige il meccanismo di sintetizzazione proteica cellulare per aggiungere specifici aminoacidi.
Il meccanismo di sintetizzazione proteica delle cellule trasferisce i “codoni” in una sequenza di
amminoacidi per produrre la molecola proteica per la quale il DNA codifica. Le istruzioni di
codifica proteica dai geni sono trasmesse attraverso l’RNA messaggero (mRNA) che funziona
come una molecola intermediaria transitoria.
First base
U
G
A
G
UUU
UUC Phe
UUA
UUG Leu
CUU
CUC
CUA
CUG
AUU
AUC
GUU
GUC
GUA
GUG
Second base
U C A G
Leu
IIle
AUA
AUG Met
Val
UCU
UCC
UCA
UCG
CCU
CCC
CCA
CCG
ACU
ACC
ACA
ACG
GCU
GCC
GCA
GCG
Ser
Pro
Thr
Ala
UAU
UAC Tyr
UAA
UAG TERM
CAU
CAC His
CAA
CAG Glin
AAU
AAC Asn
AAA
AAG Lys
GAU
GAC Asp
GAA
GAG Glu
UGU
UGC Cys
UGA
UGG
CGU
CGC
CGA
CGG
TERM
Trp
Arg
AGU
AGC Ser
AGA
AGG Arg
GGU
GGC
GGA
GGG
Figura 3.2. I codoni formati dai quattro nucleotidi che formano il DNA, e gli aminoacidi che essi
codificano. TERM, terminazione, questi codoni segnalano la fine di un exon.
RNA
L’RNA è una molecola a singolo filamento che è sintetizzata, in un processo chiamato
trascrizione da una base di DNA. (Figuro 3.3) Ciò produce il mRNA che porta le informazioni
per la sintesi proteica. Il processo attraverso il quale l’mRNA guida la produzione proteica è
detto translazione perché questo è il punto nel quale i codoni specificano quale amminoacido è
incorporato in una proteina. Vale la pena notare che il mRNA è essenziale se l’informazione
genetica è quella di lasciare il nucleo.
Le molecole di RNA che permettono la translazione del mRNA nella proteina sono chiamate
molecole di trasferimento (tRNA). Ciascuna molecola di tRNA ha conformazioni tridimensionali
piegate che sono tenute assieme da una interazione di due basi simili a quelle che tengono
assieme i due filamenti elicoidali del DNA. Questa coppia complementare provoca che la
molecola tRNA si pieghi, permettendogli di agire come un adattatore tra il “codoni” sul mRNA
e le specifiche sequenza dell’amminoacido. L’ordinamento delle molecole tRNA sul mRNA ha
bisogno di un ribosoma, che é un complesso di più di 50 (diverse) proteine associate con
un’altra classe di RNA che si chiama RNA ribosomale (rRNA) (figura 3.3).
Proteine
Le proteine sono molecole grandi e complesse che sono sintetizzate sulla base di molecole di
mRNA. Ogni proteina comprende lunghe catene di sotto unità chiamate aminoacidi. Nelle
proteine abitualmente si trovano venti diversi tipi di aminoacidi. Perché si esprimano
informazioni all’interno di un gene è prodotto un filamento complementare di mRNA
(trascrizione) sull’impronta del DNA contenuto nel nucleo. Questo mRNA é spostato dal nucleo
al citoplasma cellulare, dove esso serve come stampo per la sintesi proteica (translazione).
Gly
3
L’RNA è una
molecola a singolo
filamento che è
sintetizzata, in un
processo chiamato
trascrizione da
una base di DNA.
Le proteine sono
molecole grandi e
complesse che
sono sintetizzate
sulla base di
molecole di
mRNA. Ogni
proteina
comprende lunghe
catene di sotto
unità chiamate
aminoacidi.
3.5

3
Una mutazione in
un gene della
proliferazione
significa che il
gene prodotto è
sovraespresso e
iperattivo, con la
conseguenza di
una eccessiva
proliferazione
cellulare . . .
3.6
Perché è importante capire questo meccanismo?
Capire perché molecole diverse funzionano e interagiscono all’interno di una cellula è
importante per permettere ai ricercatori di sviluppare nuove terapie, la dove i processi cellulari
funzionano male e, per le malattie. Infatti, l’aumento dei processi conoscitivi nella ricerca
molecolare e genetica hanno già portato a importanti implicazioni nella clinica pratica affinché
si possano scoprire nuovi trattamenti medici come le terapie biologiche nel cancro.
Oncogeni e geni onco-soppressori
Analisi sulle alterazioni genetiche nelle cellule tumorali hanno rivelato un grande numero di
geni che codificano le proteine che influenzano la proliferazione cellulare. Questi geni possono
essere inseriti in due classi: geni della proliferazione e geni dell’antiproliferazione. Ci sono due
percorsi di mutazioni e nella proliferazione cellulare incontrollata e nella invasività che sono
caratteristiche del tumore:
● rendere un gene della proliferazione iperattivo
● rendere un gene dell’antiproliferazione inattivo.
Oncogeni
Nucleo
mRNA
Il DNA e˘ trascritto per
produrre mRNA nel nucleo
mRNA
tRNA
Il tRNA porta gli
aminoacidi ai ribosomi
Una mutazione in un gene della proliferazione significa che il gene prodotto è sovraespresso e
iperattivo, con la conseguenza di una eccessiva proliferazione cellulare, che è una
caratteristica del cancro. La ricerca indica l’esistenza di proto-oncogeni, che sono geni normali
coinvolti nel controllo della crescita e proliferazione cellulare. Questi proto-oncogeni si trovano
in cellule normali, sane, ma possono essere trasformati in oncogeni (geni capaci di causare
cambiamenti patologici quali crescita cellulare abnorme tipiche del cancro) da mutazioni
indotte dalla presenza di un cancerogeno, come la luce solare, le radiazioni, i virus ecc. Per la
mutazione che trasforma un proto-oncogene in un oncogene si richiede solo che in una cellula
venga trasformata una delle due copie di proto-oncogene. Di conseguenze questa viene
definita come una risposta dominante.
Come fa un proto oncogene a trasformarsi in oncogene?
Citoplasma
aminoacidi liberi
Gli aminoacidi sono
incorporati in catene proteiche
nei ribosomi
membrana
cellulare
Amino
acidi
Catena di proteine
in crescita
Figura 3.3. La trascrizione del DNA nel mRNA è seguita da una translazione del mRNA nelle proteine.
Fino ad oggi sono stati identificati approssimativamente 60 proto-oncogeni. Molti di questi geni
incorporano componenti di meccanismi che regolano i comportamenti interattivi delle cellule
nel corpo.

Molto più spesso di quanto si creda, essi sono componenti importanti dei percorsi cellulari nei
quali influenzano i processi che controllano la divisione, la differenziazione e la morte
cellulare. Per esempio il proto-oncogene HER2 che incorpora il recettore HER2, si sa giochi un
ruolo importante nella crescita normale e nello sviluppo del tessuto mammario.
La conversione di un proto-oncogene in un oncogene può avvenire principalmente in tre modi:
● mutazione o rimozione di un punto
● amplificazione di un gene
● riordinamento del cromosoma
Cancellazione o punto di mutazione
nella sequenza codificatrice
DNA
RNA
Proteina iperespressa
in quantitativo normale
Amplificazione del gene
La proteina normale
e'sovraespressa
Gene
La vicinanza di forti
accrescimenti causa
una sovraespressione
della proteina normale
Riarrangiamento
genico
Figura 3.4. I meccanismi che permettono la conversione di un proto-oncogene in un oncogene. Copyright
1999. Da Biologia molecolare delle cellule. Alberts B. et Al. Riprodotto con licenza della Routledge, Inc.,
parte del The Taylor & Francio Group.
La mutazione o rimozione di un punto può cambiare le regioni codificate da proteine per
produrre una proteina che sia iperattiva e che possa agire in regioni adiacenti alla regione
proteico codificata che controlla i livelli d’espressione risultanti nella sovra espressione genica.
Mutazioni di un punto sono caratteristiche del ras oncogene. L’amplificazione genetica per
produrre copie multiple di un gene avvengono per mezzo di un numero di errori durante il
processo di replicazione cromosomica. Riarrangiamenti cromosomici sono più frequentemente
trasformazioni nelle quali frazioni di cromosomi e materiale genetico sono trasferite da un
cromosoma all’altro, scambiate tra i cromosomi o spostate di posizione all’interno di un
cromosoma. Lo scompiglio genetico risultante produce espressioni genetiche abnormi.
Questi tipi di alterazione spesso derivano dall’azione di promotori o iniziatori tumorali che
sono spesso carcinogenici. Iniziatori tumorali sono sostanze come il benzopirene, un
componente del tabacco, che logicamente non provoca danni quando una cellula viene
esposta ad esso per la prima volta. Comunque c’è un pericolo latente di danno genetico che
aumenta le probabilità di rischio tumorale a seguito di ripetute esposizioni agli iniziatori o altre
sostanze. In contrasto, i promotori di tumore causano il cancro se sono somministrati
ripetutamente e dopo l’esposizione ad un iniziatore. Un esempio sono gli esteri del forbolo che
si trovano in oli vegetali. Una esposizione continua ai promotori tumorali stimola una
proliferazione continua di cellule inappropriate ma non lo sviluppo tumorale. Il cancro si
sviluppa se ulteriori mutazioni avvengono prima che il promotore del tumore sia stato rimosso.
o
DNA
RNA
Si ottiene una fusione del gene
attivamente trascritto nella
sovraespressione della
fusione proeica iperattiva
3
L’amplificazione
genetica per
produrre copie
multiple di un gene
avvengono per
mezzo di un
numero di errori
durante il processo
di replicazione
cromosomica.
3.7

3
I geni oncosopressori
si
trovano nelle
cellule normali e
normalmente
inibiscono
l’eccessiva
proliferazione
cellulare.
Il diverso sistema
di riparazione è
un sistema di
rilettura del DNA
che riconosce e
corregge i diversi
nucleotidi del
DNA.
3.8
Così il cancro può svilupparsi per una aberrazione genica che di solito è causata o può
accadere per l’azione di fattori ambientali.
Geni onco soppressori
I geni onco-sopressori si trovano nelle cellule normali e normalmente inibiscono l’eccessiva
proliferazione cellulare. Anche una perdita nella funzione del gene onco-soppressore dovuta
ad una mutazione ha un ruolo nello sviluppo del cancro. In contrasto alle mutazioni attivanti
che creano oncogeni da proto-oncogeni, i geni onco-soppressori sono bersagliati da mutazioni
di perdita di funzione nelle cellule tumorali. Come gli oncogeni, i geni onco-soppressori hanno
diverse funzioni nella regolazione della crescita, nella differenziazione e nella morte
programmata cellulare (apoptosi). Come discusso più sotto (vedi pagina 3.10) si crede che la
produzione del gene onco-soppressore p53 regoli il processo della morte cellulare
programmata.
Differenziazioni dei geni riparatori
Recenti evidenze suggeriscono che, oltre ai proto-oncogeni e oncogeni onco-soppressori, alcuni
geni coinvolti nella separazione del DNA giocano anche un ruolo nello sviluppo del cancro. Il
diverso sistema di riparazione è un sistema di rilettura del DNA che riconosce e corregge i
diversi nucleotidi del DNA. Questo importante sistema provvede a rapide riparazioni degli
errori di replicazione fornendo un genoma con un livello di spirale da 100 a 1000 volte il
livello di protezione contro le mutazioni e schermando il genoma prevenendo la
ricombinazione tra regioni non omologhe di DNA. A differenza di riparazioni di escissioni del
nucleotide e riparazioni di escissioni della base, che riconoscono i nucleotidi che sono stati
modificati chimicamente o fusi assieme, la diversa riparazione riconosce la distorsione
all’esterno dell’elica del DNA che risulta dal diverso paia di basi non complementari. Il sistema
rimuove il nucleotide diversificato solo dal nuovo filamento (figura 3.5). Mentre la principale
funzione di riparazione differenziata è l’evitare la mutazione, correggendo gli errori, e
prevedendo le mutazioni e il dirigere anche cellule nelle quali il DNA è danneggiato da
morirne se esposto a certi agenti. Recenti rilievi indicano che le discrepanze proteiche sono
anche coinvolte nell’elaborazione di basi modificate e in altri tipi di danno del DNA, come
rotture nel filamento del DNA. Così l’effetto ultimo di questi errori di riprazione risultano in un
aumento di mutazioni spontanee.
–– T A G A T C G T ––
–– A T C T G G C A ––
–– T A G A C G T ––
–– A T C T G G C A ––
–– T A G A C C G T ––
–– A T C T G G C A ––
Paia di basi diversificate riconosciute dal
sistema riparatore
La base viversificata e˘rimossa
La base corretta risintetizzata restaura la
sequenza del DNA
Figura 3.5. Il differente sistema di riparazione riconosce e sostituisce i differenti nucleotidi del DNA.

Ricerche rivelano che un numero di differenti geni riparatori come MSH2, MLH1, MLH2, PMS1
e PMS2, sono coinvolti in tumori come il cancro rettale e gastrico. Per esempio i geni MLH1 e
MSH2 producono normalmente proteine che rimuovono le differenziazioni. Anche se i geni
MLH1 e MSH2 sono difettosi, le proteine riparatrici non vengono prodotte. Perciò errori nel
DNA possono non essere identificati durante la replicazione, questo può portare ad un
accumulo di mutazioni causanti tumore. Fino a poco tempo fa, i difetti del MLH1 e MSH2 si
pensava inducessero principalmente al tumore colo-rettale. Anche se, i geni difettosi sono stati
trovati in individui con forme diverse di tumori ivi inclusi il cancro mammario ed endometriale.
Anormalità geniche nello sviluppo del cancro
Si pensa che il cancro si sviluppi come risultato di una serie di mutazioni negli oncogeni e nei
geni onco-soppressori. Ogni precisa mutazione varia da tumore a tumore. La mutazione genica
influisce sulla produzione di proteine che regolano la crescita e causa squilibri nei livelli di
queste proteine che stimolano le cellule a dividersi senza controllo, di conseguenza sulla
crescita dei tumori. La tavola 3.1 dettaglia un numero di oncogeni e di geni onco-soppressori
che a oggi sono stati identificati e che si pensa svolgano un ruolo importante nello sviluppo del
cancro. Gli esempi principali p53, myc, ras e HER2 vengono valutati sotto.
Tavola 3.1. Esempi di oncogeni e di geni onco-soppressori.
Fattori di crescita Fattori di crescita transformanti-α (TGF-α)
Amfiregulina
Fattori di crescita derivati da piastrine (PDGFs)
Fattori di crescita dei fibroblasti (FGFs)
Fattori di crescita insulino-simili (IGF-I)
Recettori dei fattori di crescita Recettori dei fattori di crescita epidermali
(EGFR or HER1)
HER2, HER3, HER4
Met
Recettori dei fattori di crescita derivati dalle piastrine
(PDGF-R)
Recettori dei fattori di crescita Insulino-simili (IGF-I-R)
Recettori dei fattori di crescita dei fibroblasti (FGFRs)
Ret
Proteine citoplasmatiche ras
abl
Proteine nucleari myc
fos
jun
ski
rel
myb
Onco-soppressori p53
Rb
3
Si pensa che il
cancro si sviluppi
come risultato di
una serie di
mutazioni negli
oncogeni e nei
geni oncosoppressori.
3.9

3
Il p53 è un potente
onco-soppressore,
multifunzionale,
sequenzialmente
specifico fattore di
trascrizione del
filamento DNA . . .
Il prodotto del
gene p53 previene
la proliferazione
incontrollata delle
cellule tumorali
fermando lo
sviluppo cellulare
durante il loro
ciclo se
un’anormalità
cromosonica è
presente.
3.10
p53
Il p53 è un potente onco-soppressore, multifunzionale, sequenzialmente specifico fattore di
trascrizione del filamento DNA che gioca un ruolo principale in un complesso sistema di
percorsi definiti. È una proteina a vita breve, i livelli della quale aumentano in risposta a vari
segnali prodotti da una varietà di stress che sono tossici per il genoma che includono DNA
danneggiato, l’arresto della sintesi del DNA e del RNA e la diminuzione del nucleotide (figura
3.6). Questi segnali sono anche provocati dall’attivazione del p53, anche se i meccanismi
responsabili per l’induzione e l’attivazione del p53 in risposta a queste stimolazioni stressassociate
non sono ancora state pienamente comprese. L’attivazione del p53 è coinvolta nel
controllo della riparazione del DNA prima della sua replicazione e nell’induzione di una morte
cellulare programmata in cellule che hanno anormalità nel DNA che non possono essere
riparate. Questa capacità del p53 di coordinare la risposta cellulare ai danni del DNA
significa che esso promuove la conservazione della stabilità cellulare, dunque la sua
designazione a “guardiano del genoma”.
Stimolo
Il DNA danneggiato arresta la deplezione
del nucleotide nella sintesi DNA/RNA
Amplificazioni della quantita
ed attivita˘ nel p53
Trascrizionalita˘ 'attiva nel p53
Arresto della crescita Apoptosi (morte)
Stabilita' genomica
Figura 3.6. Revisione della segnalazione del p53 nel mantenimento dell’integrità del genoma.
p53 e danno del DNA
Il normale funzionamento del p53 rende capaci le cellule di far fronte in modo sicuro ai danni
del DNA. Il prodotto del gene p53 previene la proliferazione incontrollata delle cellule tumorali
fermando lo sviluppo cellulare durante il loro ciclo se un’anormalità cromosonica è presente. In
particolare questa azione critica deve svolgersi prima che il DNA si replichi. Questa pausa
temporanea nel ciclo cellulare permette la riparazione del DNA, così da prevenire
l’incorporazione della anormalità all’interno delle nuove cellule sintetizzate. Il p53 induce
anche l’apoptosi nelle cellule che contengono anormalità che non possono essere riparate.

Così, la serie intatta dei percorsi p53 dipendenti funziona a mantenere l’integrità del genoma,
eliminando le cellule danneggiate, sia fermandole permanentemente o attraverso l’apoptosi.
Chiaramente la perdita o l’inattivazione del p53 impedisce che questo controllo sia attuabile
con il risultato che divenga virtualmente impossibile sostenere un numero costante di cellule
attraverso il processo di apoptosi. L’induzione ad un temporaneo arresto del ciclo cellulare con
il p53, attivo per permettere di riparare il DNA, danneggiato, o la cellula suicida per mezzo
dell’apoptosi, è attivato dal filamento della base principale del p53 nella sequenza primaria
che regola il DNA. Questo conduce alla sovraregolazione o alla sottoregolazione di geni
specifici coinvolti nell’arresto del ciclo cellulare e apoptosi. Questi geni includono il p21, che
ha un ruolo nell’arresto del ciclo cellulare, e il bcl2, che inibisce l’entrata nell’apoptosi.
p53 e controllo del ciclo cellulare
Il p53 regola la progressione del ciclo cellulare in un numero di punti. Esso media l’arresto del
G1 nelle risposte ai danni del DNA causati dalle radiazioni UV o radiazioni g, dai farmaci
chemioterapici e delle perdite del nucleotide. Inoltre il p53 è direttamente coinvolto nel
mantenere l’oncostasi del centrosoma, perché è associato con queste strutture. Una
duplicazione scorretta del centrosoma può lanciare un segnale all’attivazione del p53
inducendo l’arresto nel G1 o G2. Un altro potenziale punto d’arresto del p53 mediato è la
transizione G2-M, dove una sovraesposizione di tipi primari di p53 possono inibire l’ingresso
nella mitosi. Questa proprietà del p53 impediscono alle cellula nelle quali la sintesi del DNA è
bloccata dall’entrare nella mitosi e ciò previene la replicazione del DNA sintetizzato in modo
incompleto o danneggiato.
Mutazioni del p53 e sviluppo del cancro
Le mutazioni del p53 nel gene onco-sopressore sono le lesioni genetiche più comuni nel tumore
umano essendo presenti in più del 50% di tutti i tumori. Così, più della metà di tutti i tumori
umani sono legati alla perdita della funzione di tipo primario normale (wild-tipe) del p53. Le
ricerche evidenziano che più di un terzo dei tumori mammari hanno alterazioni nel gene p53.
Mutazioni che impediscono al p53 di legarsi al DNA o di interferire con la sua abilità di
prevenire la replicazione del DNA togliendo il blocco mediato dal p53 nella divisione delle
cellule che presentano mutazioni carcinogeniche. Questo non solo porta a divisioni cellulari
incontrollate, ma permette anche la propagazione di mutazioni carcinogeniche, quando le
cellule si dividono. Non sorprenda perciò che le mutazioni del p53 sono associate con tumori
che dimostrano un alto grado di aggressività clinica.
Ras
La famiglia di proteine RAS aiuta a trasmettere segnali dai recettori della tirosino-chinasi al
nucleo in modo di stimolare la proliferazione e differenziazione cellulare. Mutazioni del gene
RAS derivanti da iperattività dal prodotto genico, disturbano il normale controllo della
proliferazione cellulare con, per conseguenza il tumore. Circa il 30% dei tumori umani
compresi quelli del polmone, della testa e collo, del colon e della tiroide, hanno mutazioni nel
gene RAS. In altri tipi di tumori, come in quello mammario, le mutazioni genetiche nel RAS
sono infrequenti ma il RAS può essere attivato patologicamente da una sovraesposizione dei
recettori dei fattori di crescita che lo segnalano attraverso esso.
Myc
Myc è un gene di risposta anticipata che produce una proteina con attività autoregolante, es la
proteina influenza la trascrizione del gene codificandolo. Questo tipo di regolazione è
chiamato “feed back” negativo. La maggioranza, se non tutti i tipi, di malignità umana ci sono
segnalati avere un amplificazione e/o una sovraesposizione dei c-myc proto-oncogeni. Studi
negli ultimi anni, hanno ulteriormente mostrato che i geni c-myc regolano la crescita sia nel
senso di misura della cellula sia nel contesto di differenziazione tissutale. Così, oggi si sa che il
gene c-myc partecipa in molti aspetti della funzione cellulare inclusi la replicazione, il
metabolismo, la differenziazione e l’apoptosi. Il c-myc svolge un ruolo importante nel tumore
mammario e nell’azione degli ormoni che sono eziologicamente correlati al tumore mammario.
3
Le mutazioni del
p53 nel gene
onco-sopressore
sono le lesioni
genetiche più
comuni nel tumore
umano essendo
presenti in più del
50% di tutti i
tumori.
3.11

3
L’amplificazione
del gene HER2
conduce ad una
eccessiva
produzione del
recettore proteico
e ad una
marcatura
intracellulare molto
esaltata che porta
ad una
proliferazione
cellulare
incontrollata.
Clinicamente
approssimativame
nte il 20% delle
donne con tumore
mammario è HER2
positivo. Queste
donne hanno una
prognosi infausta.
3.12
HER2
L’HER2 è un altro importante proto-oncogene. Due copie del gene HER2 sono state trovate in
tutte le cellule epiteliali normali (stato diploide normale). Anche se l’HER2 può subire
amplificazioni oncogeniche in proporzione alla cancerogeniciità di una ampia parte dei tipi
tumorali producendo copie multiple del gene HER2. L’HER2 codifica un recettore
transmembranico del fattore di crescita, che è coinvolto nel controllo della replicazione
differenziazione e sopravvivenza cellulare. L’HER2 è uno dei quattro recettori strettamente
connessi al fattore di crescita nella famiglia dei geni HER (HER1, HER2, HER3 e HER4).
Ricerche hanno dimostrato che l’HER interagisce intensamente con le altre proteine HER per
promuovere la segnalazione e la crescita cellulare. L’amplificazione del gene HER2 conduce
ad una eccessiva produzione del recettore proteico e ad una marcatura intracellulare molto
esaltata che porta ad una proliferazione cellulare incontrollata. L’HER2 è
sovraespresso/amplificato approssimativamente nel 20% dei tumori mammari (termed HER2positivo
per tumore). Le cellule HER2 positive si sa che mostrano molte caratteristiche delle
cellule tumorali, comprese le crescite cellulari non regolamentate, l’aumentata sintesi del DNA
e l’accrescimento potenziale metastatico (figura 3.7). Questo è probabilmente dovuto ad una
aumentata marcatura dovuta alla presenza di aumentati quantitativi di recettori HER2. Così
come una condizione di HER2-positivo non è semplicemente un marcatore cellulare tumorale,
ma ha anche una diretta attività nello sviluppo del cancro.
Cellule tumorali mammarie umane
Transfezione
MCF-7 MCF-7
del gene HER2
HER2
negativo
HER2
positivo
Sintesi del DNA ↑ 50–75%
Tasso di crescita cellulare ↑ 30–50%
Crescita in agar morbido ↑ 225%
Tumorogenicita˘ ↑ nei ratti nudi
Potenzialita’ metastatica nei ratti nudi
↑ 220%
Slamon DJ et al. Unpublished data
Figura 3.7. L’effetto dell’amplificazione genica dell’HER2 nelle cellule tumorali umane.
Fenotipo
trasformato
Clinicamente approssimativamente il 20% delle donne con tumore mammario è HER2 positivo.
Queste donne hanno una prognosi infausta. Ciò è dimostrato dal fatto che le donne con tumore
mammario positivo per HER2 hanno una sopravvivenza complessiva della durata di 3 anni
comparata ai 6-7 anni di quelle che hanno un tumore mammario HER2 negativo. La
sopravvivenza libera da malattia viene altresì diminuita nelle donne HER2 positive (figura 3.8).
Ulteriori osservazioni indicano che la condizione HER2 può determinare le risposte alle terapie
più comunemente usate per il tumore mammario. Studi dimostrano che le donne HER2 positive
possono essere resistenti alle terapie ormonali come il tamoxifene, ma sensibili a dosi ottimali
di terapie contenenti antracicline. Importante è che, l’HER2 è il bersaglio per l’anticorpo
monoclonale umanizzato Herceptin ® la prima terapia oncogenica mirata per i tumori solidi.
Parecchi studi hanno indicato che altri oncogeni sono sovraespressi nei tumori con la presenza
del HER2. Per esempio ci sono spesso associazioni di sovraesposizioni della contemporaneità

Probabilita'di sopravvivenza libera da malattia
100
80
60
40
20
0
0
Tempo (mesi)
HER2 gene ≤3 copie/nucleo
HER2 gene ≥3 copie/nucleo
Log rank p=0.001
12 24 36 48 60 72
Figura 3.8 Pazienti con tumore mammario HER2 positivo, hanno un tempo di sopravvivenza, libero
da malattia, peggiore rispetto a quelle che sono HER2 negativo. Riprodotto con licenza da: Seshadri
et al, J. Clin. Oncol.1993; 11:1936–42.
di HER2, p53, e c-myc nel tumore mammario. Inoltre, prove per la combinazione di
sovraesposizioni di HER2 e p53 possono suddividere pazienti in differenti gruppi a rischio.
Segnalazioni cellulari
Entrambi i proto-oncogeni e i geni onco-sopressori esercitano i loro effetti sul controllo della
replicazione cellulare attraverso la segnalazione del percorso intracellulare. Così un protooncogene
come l’HER2 codifica un recettore che quando stimolato fa scattare una serie di
eventi all’interno della cellula culminanti in una risposta genica o proteica. Questi processi
sono conosciuti come segnali di trasduzione e assicurano che le cellule siano capaci di
rispondere ai micro-ambienti che le circondano. In questo modo vengono ricevute stimolazioni
extracellulari, capite e trasmesse ad un nucleo in modo di attivare una appropriata risposta
cellulo-specifica. La regolazione di tali risposte è controllata primariamente da una trasduzione
di segnali che è il processo attraverso il quale una cellula converte un segnale extracellulare in
una risposta. Una molecola segnalatrice è una molecola extra o intracellulare che suggerisce la
risposta di una cellula al comportamento di altre cellule o di oggetti nell’ambiente.
Significativamente tutti i processi biologici derivano da eventi molecolari integrati e concertati.
Per esempio, una reazione enzimatica coinvolge una serie di azioni incluse l’attivazione di un
enzima, la sintesi e la disponibilità del substrato, il controllo mediante feedback diretto e
indiretto dei prodotti e dei substrati e l’interazione con inibitori o stimolatori. Così l’intero
processo dell’attivazione proteica è una cascata di eventi, ciascuno dei quali serve da segnale
all’altro. Queste serie di effetti domino portano a termine la cascata di segnali (figura 3.9).
Anche la trasduzione di segnali è una delle forme a cascata di segnali, una importante
evidenza di ciò sono gli eventi di fosforilazione/defosforilazione post translazionale che sono
catalizzati da proteinochinasi/fosfatasi.
Negli ultimi anni sono state condotte ampie ricerche nell’area della transduzione dei segnali.
Ricerche sulla segnalazione cellulare sono state ampiamente condotte dalla nuova tecnologia
in particolare con l’avvento dell’ingegneria genetica (descritta nel modulo 5) e lo sviluppo e la
disponibilità di un largo spettro di substrati di segnalazione, inibitori, analoghi, antagonisti e
proteine.
3
Entrambi i protooncogeni
e i geni
onco-sopressori
esercitano i loro
effetti sul controllo
della replicazione
cellulare attraverso
la segnalazione
del percorso
intracellulare.
3.13

3
3.14
Ricerche mediche nel processo di marcatura cellulare hanno sottolineato negli ultimi anni come
anomalie nella segnalazione cellulare siano implicate in molte malattie. Un valido esempio di
ciò è il recettore HER2 nel tumore mammario che si relaziona al recettore HER1 nel tumore
della testa e collo.
Significato del fenomeno di segnale
Lo scopo finale del processo di segnalazione è trasferire un messaggio da una cellula
segnalante ad una cellula bersaglio. La cellula segnalante rilascia una proteine specifica
chiamata anche ligando. Il ligando si unisce specificatamente ad un recettore sulla superficie
della cellula bersaglio. La maggioranza dei recettori sono proteine transmembraniche che
vengono attivate dall’interazione con i ligandi che provocando una cascata di segnali
intracellulari cambiano il comportamento delle cellule bersaglio. Esistono anche alcuni recettori
proteici dentro la cellula. Ciascuna cellula è programmata a rispondere a specifiche
combinazione di molecole segnalanti. Molte cellule necessitano segnali multipli per
sopravvivere segnali addizionali per dividersi, ed ancora altri segnali per differenziarsi. Se
private dei segnali appropriati, la maggior parte delle cellule subiranno una forma di suicidio
cellulare conosciuto come morte cellulare programmata, o apoptosi (vedi pag. 3.8).
Ligando segnalante
I recettori attivati
stimolano la produzione
di molecole messaggere
Le molecole messaggere
stimolano la chinasi
Ciascuna molecolo-chinasi
può fosforilare e quindi
attivare molte copie di
vari enzimi
Ciascuna molecola
enzimatica catalizza la
produzione di prodotti
appropriati
amplificazione
amplificazione
amplificazione
Recettore
Figura 3.9. Sommario dei passaggi principali coinvolti nella trsduzione di segnali.
Membrana cellulare
Il recettore e'attivato
dall 'unione del ligando

Trasduzione di segnale
I fattori di crescita e i loro rispettivi recettori formano i due ordini principali del percorso di
segnalazione e trasmettono messaggi sottoforma di stimolazioni extracellulari dalla superficie
cellulare al nucleo. I mediatori coinvolti in questi percorsi segnalanti sono i trasduttori di
segnalazione e gli attivatori della trascrizione che sono conosciuti come STATs. Le STATs sono
proteine che comprendono una famiglia di fattori di trascrizione che sono attivate da un
enzima chiamato tirosino-chinasi. Nell’attivazione, questi fattori di trascrizione migrano verso il
nucleo dove regolano l’espressione genica. Questo processo è conosciuto come trasduzione di
segnale. I composti che contribuiscono a questo processo sono descritti sotto.
Proteino chinasi
Le proteino-chinasi agiscono come interruttori molecolari per una moltitudine di processi
cellulari. L’effetto di “accensione” è mediato dalla fosforilazione di tirosine specifiche o di
residui di serine/treonine sulle proteine bersaglio (figura 3.10). Questo processo di
fostorilazione porta all’attivazione di proteine bersaglio, permettendo di esercitare i propri
effetti. Le proteino-chinasi intracellulari sono generalmente il bersaglio di secondi messaggi
molecolari (es. cAMP, e GMP, diacilglicerolo) ma si sono anche mostrate capaci di agire in
modo significativo in altri eventi di segnalazione. Per esempio, nella proteino-chinasi mitogenoattivata
(MAPK) sono componenti integrali dei fattori di crescita piastrino-derivati che inducono
cascate di segnali, che attivano proteino-chinasi (PKA), CAMP-dipendenti.
Proteina
inattiva
Proteina
attivata
Residuo di
tirosino
serina o
treonina
ATP ADP
Proteino chinasi
ATP ADP
Residuo di
tirosino
serina o
treonina
Proteino chinasi
Proteina
attivata
Proteina
inattiva
Figura 3.10. Le proteino chinasi attivano/disattivano i bersagli proteici per mezzo della fosforilazione
degli aminoacidi: tirosina, serina o treonina.
Inoltre sembra ci sia una considerevole interazione tra la proteinochinasi in differenti serie di
segnali. Per esempio la funzione del PKA è nota come inibente l’attività del MAPK e l’attività
della proteino-chinasi (PCK) può inibire il PKA.
Recettori - molecole essenziali nella segnalazione cellulare
Il meccanismo primario per cui una cellula percepisce stimoli extracellulari e conseguentemente
evochi una segnalazione intracellulare a cascata avviene attraverso i recettori di membrana.
Alcuni dei principali recettori coinvolti nella segnalazione intracellulare includono i recettori
della tirosino-chinasi, e i recettori associati alla tirosino chinasi (RATK) e il complesso delle
proteine G.
P
Fosfato
P
Fosfato
3
Le proteino-chinasi
agiscono come
interruttori
molecolari per una
moltitudine di
processi cellulari.
Il meccanismo
primario per cui
una cellula
percepisce stimoli
extracellulari e
conseguentemente
evochi una
segnalazione
intracellulare a
cascata avviene
attraverso i
recettori di
membrana.
3.15

3
Il fattore di crescita
legandosi alla
cellula causa
l’attivazione e la
modificazione dei
recettori delle
proteine della
superficie
cellulare . . .
Anormalità del
recettore HER2 che
produce
sovrastimolazioni
nei percorsi dei
segnali di
trasduzione dei
fattori di crescita
cellulari, giocano
un ruolo in una
significativa
proporzione di
molti tumori e più
evidentemente nel
tumore mammario.
3.16
La famiglia dei recettori della tirosino-chinasi include HER2, il recettore epidermale del fattore
di crescita (EGR-F) il recettore dell’insulina, e i recettori transmembranosi del fattore di crescita
piastrino derivato (PDGF). Questi importanti recettori condividono molte caratteristiche
strutturali: possiedono tutti i legami extracellulari “ligand-specific” e un dominio catalitico
intracellulare con attività intrinseche di tirosino-chinasi. Legami specifici del dominio
extracellulare attivano l’attività dei recettori della tirosino-chinasi dando esito ad una
moltitudine di effetti come l’attivazione di altre proteino-chinasi, la stimolazione della
fosfolipasi, e della fosfatidilinositol-3-chinasi,e la modulazione dei percorsi di secondi
messaggeri intracellulari. Il loro maggior effetto coinvolge la famiglia di proteine MAPK. Il Raf-
1 attivato dal MAPKs fosforilato attiva le chinasi extracelluari segnalo-regolate (ERK2) che
agiscono sui fattori di trascrizione per controllare la crescita cellulare e la proliferazione.
Segnalazioni attraverso recettori dei fattori di crescita
Il fattore di crescita legandosi alla cellula causa l’attivazione e la modificazione dei recettori
delle proteine della superficie cellulare, es. la risposta immediata è a livello proteico. Il
recettore allora deve trasmettere l’informazione al nucleo in modo che la cellula possa
rispondere al segnale. Questo processo di trasmissione spesso coinvolge i movimenti fisici delle
proteine. In questo caso, solo quando il segnale proteico raggiunge il nucleo trova una risposta
genica che coinvolge la sovra regolazione (aumento) e la sotto regolazione (diminuzione) della
trascrizione genica (figura 3.11). Anche se le segnalazioni recettoriali, e le proteine che
trasmettono informazioni possono essere danneggiate da percorsi di altre proteine che alterano
il risultato finale in termini di trascrizione genica.
P
Proteine
di segnalazione
P
P
Attivita
proteino
chinasica
Fosforilazione
e attivazone di
proteine di
segnalazione
Proteine attivate
passate al nucleo
Induzione
della
trascrizione
genica
Nucleo
Fattori di crescita
Recettori dei
fattori di crescita
Figura 3.11. Rappresentazione schematica di una segnalazione per mezzo dei recettori del fattore di
crescita.
Percorsi di segnalazione
HER2
L’HER2 è un membro della famiglia dei recettori dei fattori di crescita epidermali umani, che
consiste in quattro recettori simili. Questi recettori interagiscono l’un l’altro e con una varietà di
legamenti che attivano i diversi percorsi intracellulari. Anormalità del recettore HER2 che
produce sovrastimolazioni nei percorsi dei segnali di trasduzione dei fattori di crescita cellulari,
giocano un ruolo in una significativa proporzione di molti tumori e più evidentemente nel
tumore mammario.

Struttura del HER2
La proteina HER2 ha tre domini o regioni, comprendenti:
● un dominio extracellulare coinvolto in un legame coniugato
● un dominio transmembranico per segnalazioni
● un dominio intracellulare con attività di tirosino-chinasi (figura 3.12).
Membrana
plasmatica
Citoplasma
Figura 3.12. Modello della proteina HER2.
Dominio extracellulare (632
ammino acidi) luogo di
legame coniugato
Dominio transmembranico
(22 ammino acidi)
Dominio intracellulare
(580 ammino acidi)
attivita‘di tirosinochinasi
Traduzione del segnale HER2
Spesso piccoli quantitativi del recettore HER2 sono espressi sulla superficie delle cellule
epiteliali e hanno un ruolo nella normale crescita cellulare e divisione. L’HER2 si accoppia con
altri recettori HER a formare dimeri, che obbligano un legamento molecolare a divenire attivo.
Il processo di legamento stimola una serie di sequenze di eventi che di ritorno provocano un
flusso d’informazione lungo il percorso del segnale di traduzione così da assicurare che i
segnali in risposta allo stimolo siano trasmessi dal citoplasma al nucleo, attraverso la
membrana cellulare (figura 3.11). L’attivazione genica quindi avviene come conseguenza del
processo di questa traduzione di segnale.
Inibizione del segnale di trasduzione HER2
Come evidenziato sopra l’HER2 è sovraespresso approssimativamente nel 20% dei tumori
mammari. Per questo, una proporzione di pazienti con tumore mammario hanno copie multiple
del gene HER2, risultanti da una sovraespressione della proteina HER2, aumentando la
segnalazione al nucleo e la trasformazione oncogenica delle cellule normali. Anche se non
sono stati identificati specifici legamenti HER2, l’HER2 amplifica le segnalazioni per tutti i fattori
di crescita e agisce come un recettore sistemico.
Rimuovendo la funzione segnalatrice del HER2 si indeboliscono le segnalazioni di crescita, da
ciò si riduce potenzialmente la crescita maligna. E’ stato riferito che gli anticorpi monoclonali
anti HER2 (MAbs) come l’Herceptin ® possono causare una degradazione di HER2 nelle cellule
tumorali mammarie. Questo meccanismo può sottolineare l’efficacia della terapia antitumorale
mirata all’HER2 quale l’Herceptin ® , che è discussa nei Moduli 6 e 7. L’attività inibitoria della
crescita dei vari anti HER2 MAbs, nel tumore mammario, si correla con la loro capacità di
legarsi al HER2 e rimuoverlo dalla superficie cellulare. Questa attività evita all’HER2 di
3
una proporzione
di pazienti con
tumore mammario
hanno copie
multiple del gene
HER2, risultanti da
una
sovraespressione
della proteina
HER2,
aumentando la
segnalazione al
nucleo e la
trasformazione
oncogenica delle
cellule normali.
3.17

3
Comunque i tumori
che hanno la
potenzialità di
invadere i tessuti
circostanti sono
considerati cancro
e definiti come
maligni.
. . . una
progressione
tumorale da una
lesione di un
precursore non
maligno fino a un
tumore invasivo,
malattia
metastatica,
coinvolge
successivi passaggi
di mutazione e
selezione naturale.
3.18
interagire con altre proteine HER, quindi diminuendo i segnali di crescita che portano
all’ancogenicità.
TGF-ββ/Smad
I fattori di crescita trasportanti (TGF-β) che segnalano il percorso includono tre elementi
essenziali: le proteine TGF-β i recettori transmembranici e le proteine segnalanti chiamate
Smad. Il processo di transduzione di segnale è cominciato con il legamento dei vari TGF-β
extracellulari a recettori di membrana, dove l’attività dei recettori delle proteino-chinasi,
fosforilizzano specifiche proteine Smad. Le proteine Smad attivate sono trasferite al nucleo
dove inducono una trascrizione di geni specifici. Un errore in questo percorso può provocare
una proliferazione cellulare incontrollata permettendo l’aumento del cancro.
Ras e Raf-1/ERK2 (MAPK proteine)
Come discusso precedentemente, la proteina prodotta da oncogeni stimola la proliferazione
cellulare incontrollata. L’oncogenesi del gene Ras avviene quando il legante Ras-GTP (famiglia
P21 RAS) interagisce con le proteine, provocando lo spostamento e l’attivazione di un numero
di effettori di serina/treonina chinasi. L’attività di chinasi di queste molecole attivate influiscono
su una moltitudine di percorsi di segnalazioni. Le proteine Ras (Ras-GPT) sono regolate dalle
proteine Ras GTP fase-attivanti (GAPS) che modulano l’idrolisi del limite Ras GTP. In contrasto le
proteine Ras oncogeniche (p21 proteine ras) non vengono inattivate dal GAPS, di
conseguenza la costante stimolazione nel percorso degli elementi di segnalazione ed infine la
crescita cellulare incontrollata.
Oncogenesi e crescita tumorale
Lo sviluppo di un tumore
Come discusso nel Modulo 2, la combinazione di crescite neoplastiche e malignità rendono le
cellule tumorali particolarmente pericolose. Una cellula anormale isolata che non prolifera se
non nella sue normali vicinanze non significa danno. Comunque, se la sua crescita e divisione
è fuori controllo darà origine ad un tumore. Così un tumore è una massa di cellule anormali
che cresce rapidamente. Per il tempo che queste cellule neoplastiche rimangono raggruppate in
una massa singola, il tumore è detto localizzato o in situ. Spesso la chirurgia ottiene successi
nel rimuovere una massa localizzata.
Comunque i tumori che hanno la potenzialità di invadere i tessuti circostanti sono considerati
cancro e definiti come maligni. Questi tumori possono anche metastatizzare o produrre tumori
secondari a distanza a causa di cellule che entrano nel sistema linfatico o sanguigno.
I tumori vengono generalmente rilevati solo quando arrivano ad una misura relativamente
importante (in ragione di cellule 108 o 109 ) (figura 3.13). Questo aumenta la probabilità che il
tumore abbia già metastatizzato prima della diagnosi rendendo il trattamento più difficile.
Chiaramente, prima viene diagnosticato un tumore e più piccolo sarà. Questo migliora la
prognosi e il risultato per il paziente specialmente se il tumore viene identificato prima della
metastatizzazione. Più estesamente un tumore metastatizza più difficile sarà sradicarlo.
La crescita cellulare tumorale è il gradino percentuale limitante nello sviluppo del cancro. Il
tumore cresce esponenzialmente (figura 3.13) perché ogni divisione cellulare raddoppia il
numero delle cellule così che due cellule diventano quattro, quattro diventano otto poi 16, 32,
64 e così via. È importante evidenziare come una progressione tumorale da una lesione di un
precursore non maligno fino a un tumore invasivo, malattia metastatica, coinvolge successivi
passaggi di mutazione e selezione naturale. Per cui il cancro sembra nascere da un processo
nel quale una popolazione iniziale di cellule nate da una singola cellula mutante evolve
attraverso successivi cicli di mutazione e selezione naturale per produrre cellule con
caratteristiche di crescita aggressive e altre proprietà associate con il cancro. Una singola

mutazione non è logicamente sufficiente a causare il cancro e molte evidenze suggeriscono che
lo sviluppo del cancro generalmente ha bisogno che in una cellula capitino parecchi incidenti
indipendenti e insoliti.
Diametro del tumore (mm)
Citoplasma
100
10
Membrana
citoplasmatica
0
1 10 20 30 40 50
Figura 3.14. Indicatore dello stato HER2.
1
0.1
Raddoppiamento della
popolazione cellulare tumorale
Figura 3.13. Crescita esponenziale del tumore.
Normale Amplificazione/sovra espressione
Nucleo
Recettore proteina
HER2
HER2
mRNA
HER2 DNA
Morte del paziente
(10 12 cellule)
Tumore appena palpabile
(10 9 cellule)
Tumore appena visibile ai
raggi (10 8 cellule)
I passi per una progressione tumorale possono essere correlati con mutazioni che attivano
specifici oncogeni e inattivano specifici geni soppressori tumorali. Per esempio la perdita della
funzione del p53 e dell’amplificazione del HER2 sono eventi comuni nello sviluppo del cancro.
L’amplificazione del gene HER2 (figura 3.14) porta a trasformazioni oncogeniche per mezzo
di un:
● aumento della trascrizione del gene HER2 (sintesi del RNA dal DNA)
● aumento dei livelli del HER2 mRNA.
1 = ↑ numero di copie geniche
2 = ↑ trascrizione mRNA
3 = ↑ espressione dei recettori proteici sulla superfice cellulare
1
2
3
3
I passi per una
progressione
tumorale possono
essere correlati con
mutazioni che
attivano specifici
oncogeni e
inattivano specifici
geni soppressori
tumorali.
3.19

3
3.20
Rimane sconosciuto l’esatto meccanismo che sottolinea l’amplificazione del HER2 e come esso
contribuisca alla virulenza del tumore. Qualsiasi sia la causa le conseguenze dell’amplificazione
del HR2 sono una sovraregolazione della crescita oncogenica (vedi figura 3.7). Strategie
terapeutiche biologiche con obiettivo anormalità molecolari specifiche al tumore vengono
discusse nei Moduli 6 e 7.
Aumento delle mutazioni nella crescita tumorale
Le mutazioni sono le caratteristiche delle cellule tumorali e sono alla base della notevole capacità
delle cellule tumorali di crescere costantemente e di sottrarsi alle difese umane. Come discusso
precedentemente, questo è spesso il risultato di esposizioni a iniziatori e promotori tumorali. La
mutanza dell’ipotesi fenotipale attribuisce questo fenomeno all’aumento della percentuale di
errori nella replicazione del DNA come ad una crescita tumorale. Secondo questa teoria, i geni
codificano proteine come la DNA polimerasi e l’enzima riparatore del DNA e altre molecole
che giocano un ruolo importante nella replicazione che possono trasformarsi in cellule tumorali.
Come conseguenza possono essere mutati altri geni responsabili di mantenere la stabilità del
genoma e il controllo della proliferazione.
Sommario
I tumori sono masse di cellule anormali in espansione. Finché queste cellule neoplastiche restano
raggruppate assieme in una singola massa, il tumore viene considerato localizzato. La natura
neoplastica e maligna delle cellule tumorali significa che esse proliferano in assenza di segnali
promotori della crescita e che invadono e colonializano le cellule normali portandole al tumore.
Così le cellule tumorali possono crescere continuativamente e invadere le difese umane. La
conversione di una cellula normale in una maligna è il risultato di una mutazione genica
generalmente dovuta all’azione di un carcinogeno. Una singola mutazione (un cambio strutturale
nel DNA) non basta a provocare il cancro. Molte conferme suggeriscono che lo sviluppo di un
tumore generalmente richiede incidenti multipli e ripetuti nella cellula. I tumori crescono
esponenzialmente e la progressione tumorale coinvolge successivamente serie di mutazioni e
selezioni naturali. Questo accresce il numero della percentuale di errori nella replicazione del
DNA come sviluppo tumorale.
Un proto-oncogene è un gene con una funzione normale di controllo della proliferazione
cellulare che può essere mutata a produrre un oncogene. Un gene onco-soppressore è un gene
antiploriferativo in cellule normali. Si pensa che il cancro si manifesti come il risultato di una
serie di mutazioni negli oncogeni e nei geni onco-soppressori. Esempi di questi tipi di gene con
ruoli ben noti nello sviluppo, mantenimento o malignità tumorale sono l’HER2, un proto
oncogene, e il p53 un gene onco-soppressore. Questi geni hanno ruoli particolarmente
importanti rispettivamente nel tumore mammario e colorettale.
Evidenze emergenti indicano che geni riparatori disuguali giocano anche un ruolo nel
predisporre la mutazione cellulare. L’apoptosi che è un meccanismo di suicidio cellulare è un
evento biologico intrinseco che agisce in modo essenziale nello sviluppo, omeostasi e in molti
processi patologici. L’uccisione delle cellule danneggiate, o in surplus, in modo preciso e
sistemico è un aspetto importante dello sviluppo normale. Alcuni tumori sembrano inibire la
cascata della morte cellulare che avviene in seguito ad eccessiva e incontrollata proliferazione.
I geni coinvolti nell’eziologia del cancro spesso codificano molecole come i fattori di crescita e i
loro recettori, che spesso stimolano la replicazione cellulare o fattori coinvolti nel causare la
morte cellulare (apoptosi). I fattori di crescita comprendono proteine, peptidi (sub-unità proteiche)
o ormoni steroidei. Quando limitati a recettori rilevanti sulla superficie cellulare, i fattori di

crescita attivano una comunicazione o un percorso di segnalazione chiamata trasduzione di
segnale che stimola la cellula a rispondere sia per espressione o inibizione delle proteine
conosciute che per il controllo della funzionalità cellulare.
Un importante e ben caratterizzata famiglia di recettori del fattore di crescita è il gruppo dei
recettori della tirosino-chinasi, che controlla la crescita e la differenziazione cellulare. Uno dei
membri di questa famiglia più intensivamente studiati è l’HER2 che ha un ruolo cardine nella
segnalazione cellulare e le cui anormalità sono state associate con la prognosi del tumore
mammario e di altri tumori. L’HER2 è il bersaglio della terapia biologica, Herceptin ® (vedi
Modulo 6).
In contrasto, il p53 normalmente permette alle cellule di far fronte con sicurezza ai danni del
DNA e prevenire la proliferazione incontrollata delle cellule tumorali fermando le cellule
durante il ciclo cellulare per permettere la riparazione delle anormalità cromosomiali o
promuovere la morte cellulare. La perdita o l’inattivazione del p53 previene questo controllo e
limita l’abilità dell’apoptosi a mantenere il numero cellulare. Mutazioni del p53 permettono ad
altre mutazioni di venir passate alle cellule figlie e sono logicamente molto importanti nello
sviluppo tumorale, interessando più del 50% di tutti i tumori ed essendo associate con un altro
grado di aggressività clinica. Per quanto nessuna terapia mirata al p53 sia disponibile a
tutt’oggi.
3
3.21

3
3.22
Questionario di autovalutazione
1. Gli elementi e i processi genici possono essere disposti in un ordine gerarchico e
sequenziale. Completa lo schema inserendo le parole appropriate elencate sotto. I due
asterischi rappresentano l’inizio dei due percorsi di mutazione che possono sfociare nella
proliferazione cellulare incontrollata e la crescita tumorale invasiva. Per piacere
denominali:
DNA Cromosomi Transduzione Proteina
Genoma
Geni
Basi
Trascrizione
mRNA
2. Come può un proto-oncogene trasformarsi in un oncogene? Che tipi di processi vengono
eseguiti oltre al conosciuto controllo proto-oncogenico?
3. Usando come esempio il gene p53 “onco-soppressore” e il recettore HER2 del fattore di
crescita descrivi come le mutazioni possono condurre allo sviluppo del cancro in ciascun
caso.
4. Cos’ è il segnale di trasduzione e a cosa adempie?
5. Sottolinea brevemente le principali tappe ed eventi in un tipico percorso di trasduzione
usando in prima mossa un fattore di crescita.
6. Discuti il ruolo di mutazione genica nel cancro.
Le risposte a queste domande si trovano a pagina 8.4.
**

Modulo 4. Il sistema immunitario: Le basi per tutte le terapie
biologiche
Introduzione
Essendo dimostrato che il cancro ha basi biologiche che sono sempre più chiaramente
conosciute, il Modulo 4 offre le basi affinché si possa capire perché le terapie biologiche siano
attuabili e focalizzate nella ricerca terapeutica per il cancro. Lo scopo delle terapie biologiche
tende ad offrire benefici terapeutici attraverso l’esplorazione del sistema immunitario al fine di
mirare a specifiche risposte cellulari.
Questo modulo offre una panoramica concisa del sistema immunitario con una particolare
enfasi sulle componenti che hanno applicazione nelle terapie biologiche. Viene inoltre discusso
il percorso possibile che il cancro e altre patologie compiono per sopraffare il sistema
immunitario. Inoltre si annuncia come le conoscenze del sistema immunitario possono essere
utilizzate nelle strategie terapeutiche.
4.1
4

4
4.2
Questionario di autovalutazione
1. Definisci e descrivi i risultati di una risposta immunitaria, indicando perché è importante la
corretta identificazione di un agente come estraneo e potenzialmente dannoso.
2. Definisci in uno schema una molecola anticorporale generalizzata e indica quale porzione
si lega all’antigene e quale si lega ad altre cellule del sistema immunitario.
3. Descrivi come vengono prodotti gli anticorpi in risposta ad un agente estraneo e i tre
principali modi con i quali agiscono.
4. Indica se ciascuna delle seguenti affermazioni è vera o falsa e se falsa da una risposta
corretta:
a. Il sistema immunitario mirato risponde rapidamente a organismi estranei
b. Una volta marcato da un’esposizione antigenica iniziale, il sistema immunitario acquisito
conferisce una memoria antigenica ed è capace di aumentare la forza e l’efficacia della
risposta ai successivi incontri con quell’antigene.
c. La risposta immunitaria cellulo-mediata si basa sulla produzione di anticorpi.
d. Le cellule T e B che sono state stimolate da un antigene sono morfologicamente
indistinguibili.
e. Le cellule T sono così definite perché maturano nel timo.
5. Descrivi come un singolo tipo di anticorpo (anticorpo monoclinale MAb) può essere
prodotto in laboratorio e descrivi due vantaggi dei MAbs sugli anticorpi policlonali.
6. Sia l’attività normale che quella anormale del sistema immunitario possono causare
malattie. Completa le seguenti frasi con gli esempi più appropriati di malattie tra quelli
elencati sotto:
Reazioni allergiche Autoimmune Immuno controllo
Malattie da immunodeficienza Anemia perniciosa Tubercolosi
a. Nel …………………............ i batteri patogeni resistono alla distruzione dei macrofagi
e si moltiplicano nei macrofagi stessi. Quando alla fine i macrofagi scoppiano i batteri si
diffondono e i lisosomi contenuti si diffondono all’esterno causando danni al tessuto
ospite?
b. …………………............ sono dovute ad una inappropriata forte risposta delle cellule T
verso un debole antigene immunogenico.
c. La mancanza delle cellule T e B per varie ragioni inclusa la distruzione delle cellule T può
causare …………………...........................................................................................
d. Quando il sistema immunitario attacca i componenti cellulari ospiti poi .........................
…………………............ si possono sviluppare malattie come …………………...............
d. Il processo per il quale il sistema immunitario corpale è capace di individuare e
proteggere se stesso contro cellule di tipo abnorme o da quantitativi di proteine sulla loro
superficie cellulare è conosciuto come….....................................................................
7. Anche se molte cellule tumorali hanno abnormi o normali quantitativi di antigeni sulla
propria superficie, l’immuno controllo non è efficace. Da due possibili spiegazioni per
questo.
Le risposte a queste domande si trovano a pag. 8.6

Capire il sistema immunitario
Il genere umano ha due barriere fisiche per difendersi dagli attacchi dei batteri, dei virus, dei
miceti e dei parassiti: la cute e le mucose, membrane che ricoprono il tratto digestivo,
respiratorio e riproduttivo. Comunque nel caso che queste barriere fisiche fossero danneggiate
il genere umano ha altri due livelli di protezione:
● il sistema immunitario innato, che risponde prontamente a organismi estranei
● il sistema immunitario acquisito che può adattarsi per proteggere da organismi estranei
Importanti componenti del sistema immunitario sono:
● un network complesso e altamente sviluppato che coinvolge molti differenti tipi di cellule che
interagiscono l’un l’altra. Sono i linfociti (cellule T e B, così chiamate perché furono
individuate la prima volta come tipi di cellule che maturano nel timo e nella borsa di
Fabrizio (un organo degli uccelli), i fagociti e le cellule dendritiche (tavola 4.1)
● il loro scopo è semplice: trovare e distruggere gli invasori (aggressori)
● sono altamente specifiche e possono distinguere tra molecole estranee e molecole autoctone
● si possono adattare e possono ricordare (memoria immunologia).
Che cos’è una risposta immunitaria?
Una risposta immunologia è il nome che viene dato alla risposta delle cellule e molecole del
sistema immunitario a seguito dell’introduzione di un agente estraneo. Molte delle risposte
immunitarie possono mirare alla distruzione ed eliminazione di organismi invasori e a qualsiasi
molecola tossica che possono produrre. Poiché la risposta immunitaria è distruttiva, è
essenziale che avvenga solo in risposta a molecole che siano estranee all’ospite e non in
risposta all’ospite stesso. Occasionalmente il sistema immunitario sbaglia nel distinguere tra
molecole estranee e autoctone, tale malattia autoimmune può essere fatale (vedi pag. 4.15).
Ci sono due classi di risposte immunitarie:
● risposte anticorporali umorali stimolate dalle cellule B
● risposte anticorporali cellulomediate che comprendono citotossicità da cellule mediate
anticorpo-dipendenti (ADCC) stimolate dalle cellule T.
Che cos’è un antigene?
Ogni sostanza capace di provocare una risposta immunitaria è definita antigene. Questo
include un ampia gamma di sostanze da semplici sostanze chimiche, a zuccheri e piccoli
peptidici, a proteine. Gli antigeni possono trovarsi sia come molecole libere o integrati nelle
membrane cellulari di parassiti, batteri e virus. Una struttura tridimensionale e una
composizione specifica di un antigene che da il via alla produzione di anticorpi che si
legheranno all’antigene.
Che cos’è un anticorpo?
Gli anticorpi sono immunoglobuline (Ig) proteine prodotte dalle cellule B, Le cellule B sono
globuli bianchi (o linfociti) prodotti nel midollo osseo. Ogni cellula B ha recettori sulla sua
superficie che sono specifici per un singolo antigene. Dall’incontro e dall’aggancio al loro
antigene bersaglio e con la stimolazione delle cellule T helper, le cellule B maturano in fattori
anticorporali chiamati plasma cellule (per ulteriori dettagli vedi pag. 4.7)
4
Una risposta
immunologia è il
nome che viene
dato alla risposta
delle cellule e
molecole del
sistema
immunitario a
seguito
dell’introduzione
di un agente
estraneo.
Gli anticorpi sono
immunoglobuline
(Ig) proteine
prodotte dalle
cellule B
4.3

4
4.4
Tavola 4.1. Sommario delle funzioni principali delle cellule coinvolte nel sistema
immunitario.
Tipo di cellula Principali funzioni
Neutrofili Fagocitosi. Rilasciamento di sostanze chimiche coinvolte con
l’infiammazione
Basofili Rilasciamento di istamina e altre sostanze chimiche coinvolte con
l’infiammazione, che hanno un ruolo simile ai mastociti nei tessuti
Eusinofili Distruzione dei parassiti. Partecipazione a reazioni di ipersensività
mediata
Cellule B Iniziano una risposta immunitaria mediata da anticorpi legando gli
antigeni specifici ai recettori delle proprie membrane plasmatiche.
Quando attivati si trasformano in plasmacellule che producono anticorpi
Plasma cellule Secrezione di anticorpi
Cellule T cititossiche Si legano all’antigene delle cellule bersaglio e distruggono direttamente le
cellule
Cellule T helper Producono citochine che attivano le cellule B, cellule T citotossiche, cellule
NK macrofagi e altre cellule T helper. Si legano ad antigeni presenti sui
macrofagi
Cellule T suppressur Inibiscono le cellule B e T citotossiche
Cellule natural killer (NK) Si legano direttamente a non specificatamente a cellule infettate da virus e
a cellule tumorali e le uccidono. Funzionano come killer cellulari nel ADCC
Cellule T e B memory Attivate con facilità dalle cellule B e T che rispondono con un antigene
verso ilL quale il sistema è già stato esposto producendo una risposta
rapida e specifica. Tipo cellulare indotto da vacinazioni che producono
una immunità duratura alle infezioni
Macrofagi Producono fagocitosi e distruzione intracellulare. Distruzione extracellulare
attra verso sostanze chimiche tossiche. Contengono e producono gli
antigeni delle cellule T helper. Secernono citochine coinvolte in fattori
infiammatori. Attivano cellule T helper e risposte sistemiche a infezioni da
ferite
Monociti Funzionano nel sangue come i macrofagi nei tessuti. Invadono i tessuti e si
trasformano in macrofagi
Cellule dendritiche Contengono e presentano antigeni alle cellule T helper
Mastociti Rilasciano istamina e sostanze chimiche coinvolte nelle infiammazioni

Ci sono cinque classi di anticorpi ciascuna delle quali adempie a funzioni distinte.
● IgA è la seconda Ig per abbondanza ed è coinvolta principalmente nel difendere la
superficie corporea esterna
● IgD è prodotta dallo sviluppo delle cellule B e si trova solo sulla superficie di queste cellule
● IgE protegge la superficie corporea esterna ed è coinvolta con le reazioni allergiche
istaminiche
● IgM è la prima classe anticorporale prodotta dallo sviluppo delle cellule B. Come le cellule
B si sviluppano esse si attivano a produrre altre classi anticorporali
● IgG è la più grande classe Ig ed è prodotta in grandi quantità. IgG può attivare il sistema
del complemento (vedi pag. 4.9) induce la fagocitosi attraverso i macrofagi o neutrofili e
stimola l’ADCC.
Struttura anticorporale
Un anticorpo può esser visto come una molecola a forma di Y con una zona che si lega
all’antigene chiamata FAB alla fine di ciascuno dei due bracci del Y. Formano ciascun braccio
due differenti proteine la catena pesante e la catena leggera (figura 4.1). Data la presenza
della zona Fab di ciascuno dei due bracci anticorporali ciascun anticorpo può legare due
antigeni simultaneamente. Poiché i punti dei legami antigenici sono identici in ciascun braccio
essi legano lo stesso antigene. Inoltre la regione Fc (il gambo dell’Y) dell’anticorpo determina
la proprietà biologica dell’anticorpo, e può per esempio legarsi a speciali recettori (recettori
Fc) sulla superficie delle cellule, es. i macrofagi.
Catena leggera
Legame disulfidico
Regione (FAB) variabile
Catena pesante Regione (FC) costante
Figura 4.1. La struttura di una tipica molecola anticorporale.
Produzione di anticorpi differenti
Le risposte anticorporali umorali coinvolgono la produzione di anticorpi che circolano nel
flusso sanguigno e permeano altri fluidi corporali, dove si legano specificamente ad antigeni
estranei che li allertano. Questo legame inattiva l’antigene e lo segna affinché venga distrutto
dalle cellule chiamate fagociti o induce un sistema di proteine ematiche per la distribuzione
dell’antigene chiamato complemento, come dibattuto più avanti (vedi pag. 4.9).
4
Un anticorpo può
esser visto come
una molecola a
forma di Y con
una zona che si
lega all’antigene
chiamata FAB alla
fine di ciascuno
dei due bracci del
Y.
Le risposte
anticorporali
umorali
coinvolgono la
produzione di
anticorpi che
circolano nel
flusso sanguigno e
permeano altri
fluidi corporali,
dove si legano
specificamente ad
antigeni estranei
che li allertano.
4.5

4
Si stima che
approssimativame
nte sono richiesti
100 milioni di
diversi anticorpi
per proteggersi da
ogni possibile
aggressione.
Il ruolo più importante
delle cellule
di presentazione -
antigenica è quello
di attivare le
cellule.
4.6
Si stima che approssimativamente sono richiesti 100 milioni di diversi anticorpi per proteggersi
da ogni possibile aggressione. Uno speciale processo chiamato selezione clonale abilita le
cellule B a produrre un così alto numero di differenti tipi di anticorpi. La criticità per capire
questo processo è trovare che ciascuna cellula B produce anticorpi che hanno un solo tipo di
Fab. Inoltre si è rilevato che ciascun Fab è specifico per un solo antigene chiamato suo
antigene analogo. Ciascuna cellula B distribuisce i suoi anticorpi sulla sua superficie. Questi
anticorpi sono conosciuti come recettori della cellula B e segnalano alla cellula B, quando è
presente, il suo antigene analogo. Così i recettori della cellula B agiscono come antenne che
captano il segnale corretto.
La porzione di un antigene che si combina con il sito attaccato all’antigene di una molecola
anticorporale o ad un recettore linfocitario è chiamata determinante antigenica o epitope. La
maggioranza degli antigeni hanno una varietà di determinanti antigeniche e stimolano la
produzione di più di un clone anticorporale (un insieme di anticorpi identici che riconoscono
un epitope) o risposta cellulare T. Questi epitopi variano nel loro grado di antigenicità. Quelli
che sono maggiormente antigenici dominano la risposta totale e sono detti immunodominanti.
Cellule con antigeni che stimolano i cloni linfocitari
Anche se un antigene attiva molti cloni anticorporali, solo una minuscola frazione della
popolazione linfocitaria totale sarà stimolata. Per assicurarsi che l’appropriata popolazione
linfocitaria è esposta all’antigene, gli antigeni sono generalmente raccolti da speciali cellule
chiamate cellule di presentazione antigenica negli organi linfatici secondari (figura 4.2)
attraverso i quali le cellule T e B continuano a circolare. Le cellule di presentazione antigenica
sono derivate dal midollo osseo e comprendono un insieme eterogeneo di cellule. Il ruolo più
importante delle cellule di presentazione - antigenica è quello di attivare le cellule. Le cellule
dendretiche sono uno dei tipi più comuni di cellule di presentazione antigenica. L’attivazione
delle cellule T helper ha un ruolo importante nel proliferare e differenziarsi in modo da poter
stimolare la crescita di altre cellule T helper e B, nello stimolare le cellule T citotossiche ad
uccidere una cellula bersaglio infetta, e attivare i macrofagi. Questa stimolazione è prodotta
attraverso la secrezione di citochine, es. l’interleukina-2 (IL-2) e l’interleukina-4 (IL-4) rilasciata
dalle cellule T helper stimolando la crescita delle cellule T e B (e provocando l’attivazione a
produrre anticorpi IgE) dove la produzione di interleukina (IL-1) e di interferone-γ (IFN-γ)
attivano la produzione di macrofagi.
Adenoidi
Pliche del Peyer
nell’ intestino
tenue
Appendice
Figura 4.2. Organi e tessuti del sistema linfatico.
Tonsille
Linfatici
Linfonodi
Milza

Quando un recettore della cellula B riconosce il suo antigene bersaglio e sono anche presenti
segnali specifici per una cellula T helper esso si lega all’antigene. Ciò stimola la cellula B a
dividersi per produrre migliaia (approssimamene 20.000) cellule B identiche. Questo gruppo
di cellule identiche è chiamato clone della cellula B e la sua produzione impiega mediamente
una settimana. Tutte le cellule nel clone hanno identica specificità antigenica.
Creare una estesa diversità anticorporale
Gli anticorpi sono formati da due paia di subunità identiche catene chiamate leggere e
pesanti, che sono legate chimicamente assieme. Sia le catene leggere che pesanti di una
molecola Ig hanno regioni distinte costanti e variabili. Grandi aree sono simili in tutti gli
anticorpi, queste aree sono chiamate regioni costanti (C). Ci sono differenze tra anticorpo e
anticorpo all’interno della regione variabile alla fine del terminale amminico delle catene
leggere e pesanti che si uniscono a formare il sito legato all’antigene. È importante rilevare che
ci sono tre bracci corti, regioni ipervariabili dove c’è un alto livello di variabilità, responsabili
della specificità anticorpale. La parte restante della regione variabile (V) è conosciuta come
regione strutturale, che è relativamente costante.
Sia le catene leggere che pesanti sono formate da segmenti, ripetenti o dominanti (fig. 4.3)
ciascuno dei quali si regge indipendentemente a formare un elemento compatto funzionale.
Una catena leggera consiste di un dominio costante (CL) e una variante variabile (VL), mentre la
maggior parte delle catene pesanti consiste di un dominio variabile (VH) e tre domini costanti
(CH1, CH2 e CH3). I domini variabili sono responsabili del legame antigenico, mentre i domini
costanti delle catene pesanti (escluso CH1) formano la regione Fe che determina le altre
proprietà biologiche dell’anticorpo.
Regione
ipervariabile
V H
C1
H
V L
C H
Figura 4.3. Struttura domino anticorporale.
C
H
2
3
C L
Cardine
Catena pesante
Catena
leggera
La catena pesante anticorporale nelle cellule B immature è formata da quattro tipi di moduli (V,
D, J, e C). Esistono numerosi tipi diversi di ciascuno di questi moduli individuali (figura 4.4). Le
stesse diversità di moduli esistono per le catene leggere. Questa diversità fornisce moduli
bastanti così che mischiandoli e accoppiandoli si possono creare approssimativamente 10
milioni di combinazioni diverse di catene leggere e pesanti. La differenza anticorporale è
ulteriormente aumentata dalla somma o sottrazione di piccole parti di DNA nella regione di
incrocio quando i moduli sono uniti (diversità giunzionale).
4
Gli anticorpi sono
formati da due
paia di subunità
identiche catene
chiamate leggere e
pesanti, che sono
legate
chimicamente
assieme.
4.7

4
Gli anticorpi identificano
e legano
gli antigeni
attraverso la loro
regione Fab,
etichettandoli per
la distruzione.
Il sistema immunitario
innato non
solo produce una
rapida risposta ai
comuni invasori
ma attiva e
controlla anche il
sistema
immunitario
acquisito.
4.8
Catena pesante
nel DNA di cellule
B immature
Catena pesante nel DNA
di cellule B mature
V 1
Appossimativamente 100
segmenti v differenti
V 2 V n D 1 D n J 1 J n C m C n
>4
segmenti D
Selezione
V 2 D 1 J 4 C m
6
Segmenti J Appossimativamente
10 segmenti C
Figura 4.4. Selezioni fortuite di segmenti V, D, J e C creano una enorme diversità anticorporale.
Funzione anticorporale
Gli anticorpi identificano e legano gli antigeni attraverso la loro regione Fab, etichettandoli per
la distruzione. La loro regione libera Fe (il gambo) può legarsi ai recettori Fe sulla superficie
dei fagociti (cellule che distruggono gli invasori). Questo forma un ponte tra antigene e
fagocita così che l’antigene può essere distrutto.
Gli anticorpi lavorano in tre modi:
● neutralizzazione, bloccando l’attività biologica della loro molecola bersaglio
● opsonizzazione, interagendo con speciali recettori su varie cellule, inclusi i macrofagi,
neutrofili, basofili e mastociti, permettono loro di riconoscerle e rispondere all’antigene
● attivazione del complemento, causando una diretta rottura della struttura cellulare (lisi)
attraverso il complemento ed aumentando la fagocitosi.
Il sistema immunitario innato
Il sistema immunitario innato non solo produce una rapida risposta ai comuni invasori ma attiva
e controlla anche il sistema immunitario acquisito. È importante notare che a differenza del
sistema immunitario acquisito il sistema immunitario innato non conserva memoria di un
incontro con un antigene sconosciuto.
I componenti di un sistema immunitario innato sono tre:
● sistema del complemento
● fagociti
● cellule “natural killer”.

Il sistema complemento - l’effetto domino (reazione a catena)
Il sistema del complemento agisce molto rapidamente autonomamente e in cooperazione con
gli anticorpi per difendere dalle infezioni. È formato approssimativamente da 20 diverse
proteine che agiscono insieme per distruggere il corpo estraneo e segnalare alle altre cellule
del sistema immunitario, come i macrofagi, di rispondere. Le proteine solubili del complemento
sono prodotte principalmente dal fegato e circolano nel sangue e nei fluidi extracellulari. Per
far si che il sistema complemento funzioni bisogna che sia attivato dai complessi antigeneanticorpo
o da microrganismi. Le proteine del complemento allora subiscono una reazione a
cascata di divisione proteica (proteolitisi) analoga a un effetto domino (figura 4.5), che dà
come risultato la formazione di complessi che attaccano le membrane, producendo buchi
(brecce) nei microrganismi e quindi distruggendoli. Alternativamente i componenti del
complemento legati saldamente alle cellule bersaglio vengano riconosciuti da recettori specifici
sui macrofagi e neutrofili così da promuovere la fagocitosi. Altri componenti sono solubili e
attaccano i globuli bianchi nel punto bersaglio. Così il complemento è responsabile
dell’assemblaggio del complesso di attacco delle membrane che svolgono attività contro le
cellule bersaglio e attivano anche la risposta infiammatoria acuta.
Gli anticorpi si
legano all'antigene
Foratura
diretta
della
membrana
Attivazione del complemento
o
Micro-organismi
Reazione a cascata
di divisione del complemento
Figura 4.5. La reazione complemento e il suo ruolo nell’eliminazione delle cellule bersaglio.
Reclutamento
macrofagi
4
Il sistema del complemento
agisce
molto rapidamente
autonomamente e
in cooperazione
con gli anticorpi
per difendere dalle
infezioni.
4.9

4
Le cellule natural
killer (NK) sono
grandi linfociti
granulari che sono
citotossici in
assenza di
precedenti
stimolazioni.
Dopo una iniziale
esposizione ad un
antigene, avviene
una primaria
risposta
immunitaria, dopo
la quale il sistema
immunitario
acquisito
conferisce a
quell’antigene un
immunità
permanente.
4.10
Fagociti
Due tipi di fagociti cooperano alla distruzione cellulare: i macrofagi e neutrofili. I macrofagi
sono cellule versatili che agiscono come raccoglitori di segnali, come cellule presentanti
antigeni di superficie e come uccisori di organismi estranei. I macrofagi giocano anche un
ruolo importante nella sintesi delle citochine in particolare nei fattori di necrosi tumorale-α
(TNF-α) e IL-1. Sono presenti nella maggioranza dei tessuti.
I neutrofili sono cellule a vita breve (5 giorni) si trovano nel sangue in grande numero e
possono essere attivati in qualsiasi sito che attivi il complemento. I neutrofili sono importanti
killer cellulari. Quando sono attivati dalle citochine prodotte dai macrofagi, ricevono un
segnale per lasciare i vasi sanguigni e entrare nei tessuti per attaccare il sito dell’infezione.
Cellule “natural killer”
Le cellule natural killer (NK) sono grandi linfociti granulari che sono citotossici in assenza di
precedenti stimolazioni. Le cellule NK sono difese di prima linea nelle infezioni, nella crescita
dei tumori e nelle alterazioni patogeniche derivate, e possono anche abbandonare il torrente
circolatorio per introdursi nei tessuti infetti. Le cellule NK non presentano sulla loro superficie ne
anticorpi ne recettori cellulari T. Mentre importante è la loro produzione di citochine e di
recettori espressi per le immonuglobine. Le cellule NK possono uccidere le cellule tumorali, le
cellule infettate da virus, batteri, parassiti e miceti per mezzo di altre molecole recettrici. Esse
uccidono attraverso la produzione di buchi e secernendo enzimi specifici che sono la premessa
al suicidio (apoptosi). Le cellule NK mediano ADCC, es. cellule killer che agiscono in presenza
o in attività con anticorpi ma che sono mediate da cellule immunitarie. Molecole di proteine
chiamate IFN-α e IFN-β sono prodotte da una varietà di cellule in risposta a infezioni virali. Le
IFN-α e IFN-β attivano efficacemente le cellule NK.
Il sistema immunitario acquisito
Un secondo livello di immunità è fornito dal sistema immunitario acquisito. Questo ulteriore
livello di difesa aumenta in forza ed efficacia ad ogni incontro con un antigene specifico. Dopo
una iniziale esposizione ad un antigene, avviene una primaria risposta immunitaria, dopo la
quale il sistema immunitario acquisito conferisce a quell’antigene un immunità permanente. Tale
memoria antigenico-specifica segue come risposta immunitaria in modo più rapido e più
duraturo al prossimo incontro con l’antigene. Questa memoria antigenica costruisce le basi
delle vaccinazioni.
Il sistema immunitario innato stimola l’efficacia delle risposte dell’immunità acquista
focalizzando la risposta sul punto di invasione/infezione. La differenza tra innata e acquisita
stà nella specificità antigenica dei linfociti. Essi esprimono recettori cellulari della superficie che
riconoscono una discreta parte dell’antigene conosciuta come epitope antigenica. Il vasto
repertorio di specificità dei diversi anticorpi prepara teoricamente il sistema immunitario di
risposta a quasi tutti i potenziali antigeni.
Risposte immunitarie cellulo mediate
Questa classe di risposte immunitarie coinvolge la produzione di cellule specializzate che
reagiscono con gli anticorpi estranei sulla superficie di altre cellule ospiti. Questa cellula
reagendo uccide una cellula ospite infetta o un organismo estraneo prima che l’infezione possa
propagarsi. In alternativa la cellula che reagisce secerne segnali chimici che attivano speciali
cellule killer chiamate macrofagi che distruggono l’invasore.

Linfociti
Le più importanti cellule coinvolte nel sistema immunitario sono illustrate nella tavola 4.1. Un
gruppo di globuli bianchi chiamati linfociti è responsabile di un alto grado di specificità del
sistema immunitario. I linfociti si trovano in gran numero nel sangue, nella linfa e negli organi
linfatici come il timo, i linfonodi, la milza e l’appendice. I linfociti esprimono i recettori con
affinità varianti per gli antigeni. La cellula con la più alta affinità per l’antigene più abbondante
avrà una maggior affinità di crescita e logicamente genererà di preferenza progenie. Questo
importante processo è guidato dall’antigene e chiamato espansione clonale. I linfociti possono
essere sia cellule T o B. Le cellule T e B che non sono state stimolate da un antigene sono
chiamate cellule vergini e sono molto simili. Tuttavia, da una stimolazione antigenica le cellule
T e B vengono attivate e sono morfologicamente distinguibili.
Cellule B
Le cellule B si sviluppano nel midollo osseo adulto e nel fegato fetale e sono responsabili della
produzione di anticorpi (risposta umorale immunitaria) e di proteine solubili chiamate citochine.
Durante lo sviluppo le cellule B producono sempre in prima istanza la classe anticorporale IgM,
ma quando sono sviluppate possono deviare verso la produzione di altre classi anticorporali
(figura 4.6).
IgG IgA IgE
Una cellula B immatura esprime
un'anticorpo per un specifico
antigene
La cellula B incontra l'antigene
che si lega alla superficie
cellulare anticorpale
La cellula B matura secerne
molti anticorpi IgM che
circolano nel plasma
La cellula B matura è sottoposta
ad espansione clonale per
produrre un ampio numero di
cellule B identiche
L'espressione anticorpale
cambia in modo che vengano
prodotte classi differenti di
alcuni specificità antigeniche
Figura 4.6. Deviazione in classi anticorporali prodotta da cellule B quando maturano. Gli anticorpi
IgM sono prodotti per primi seguiti da anticorpi IgA e IgG.
4
Le cellule B si
sviluppano nel
midollo osseo
adulto e nel fegato
fetale e sono
responsabili della
produzione di
anticorpi e di
proteine solubili
chiamate
citochine.
4.11

4
Le cellule T
citotossiche
uccidono i virus
infettanti le cellule
provocando lesioni
in esse.
. . . gli anticorpi
monoclonali secreti
da un ibridoma
hanno identici
punti d legatura
antigenica con
specificità
uniformi . . .
4.12
Cellule T
Le cellule T sono prodotte nel midollo osseo ma maturano nel timo. Sono responsabili dell’aiuto
alle altre cellule T e B e dell’immunità cellulo-mediata, incluso l’ADCC. Le cellule T sono anche
dissimili e subiscono una selezione clonale. La proliferazione impiega circa una settimana ed è
specifica. Come per le cellule B hanno una molecola simil-anticorpale sulla loro superficie, il
recettore cellulare T (TCR). Diversamente dalle cellule B, che possono riconoscere qualsiasi
molecola organica, le cellule T riconoscono solo gli antigeni proteici. Specificatamente,
riconoscono frammenti peptidici di antigeni aggregati con molecole del maggior complesso di
istocompatibilità (MHC) sulla superficie delle cellule che presentano antigeni. Così le cellule T
riconoscono il procedimento antigenico. Un’altra differenza è che le cellule B secernono i loro
recettori come anticorpi, ma il TCRS rimane attaccato alla superficie della cellula T.
Ci sono due tipi diversi di cellule T:
● cellule T helper, che aiutano ad attivare le cellule B e i macrofagi
● cellule T citotossiche, che sono direttamente coinvolte nella difesa da infezioni.
Le cellule T citotossiche uccidono i virus infettanti le cellule provocando lesioni in
esse. Le cellule T helper aiutano le cellule T citotossiche e le cellule B producendo proteine
chiamate citochine. Le citochine originate dalle cellule T aumentano l’attività “antigenopresenting”
dei macrofagi. Questo accrescimento di presentazione antigenica conduce a un
legame di ritorno positivo fino a che tutte le molecole antigeniche sono eliminate.
Produzione di anticorpi in laboratorio
Gli anticorpi sono prodotti più semplicemente iniettando per parecchie volte piccoli quantitativi
di un antigene in animali come topo o coniglio. Ciò stimola le cellule B dell’animale a produrre
anticorpi verso l’antigene. Questi possono essere raccolti dal siero dell’animale ricco di
anticorpi (chiamato antisiero). Anche se l’antisiero contiene un insieme di differenti anticorpi
specifici per differenti regioni della molecola antigenica. Questa è conosciuta come una
risposta policlonale poiché ci sono parecchie cellule B, clonate, differenti. L’eterogeneicità di un
siero policlonale può venir ridotta purificando l’antisiero.
Produzione di anticorpi monoclonali in laboratorio
Un modo per superare l’eterogeneicità di un antisiero è quello di usare una tecnica che
produca un singolo tipo di anticorpo chiamato anticorpo monoclonale. Questa tecnica è
chiamata tecnica di ibridizzazione e coinvolge la produzione di un clone di cellule da un
singolo anticorpo secreto dalla cellula B così che una preparazione omogenea anticorporale
può essere prodotta in grande quantità.
Per quanto le cellule B abbiano una limitata sopravvivenza in cultura. Quindi le cellule B di un
animale immunizzato, es. un topo, sono fuse con le cellule immortali provenienti da cellule B
tumorali per produrre una mistura di cellule ibride (figura 4.7). Queste cellule vengono poi
selezionate per determinare quegli ibridi che si possono moltiplicare in cultura in modo
indefinito e possono produrre anticorpi. Queste cellule ibride che soddisfano entrambi i criteri
sono dette ibridoma. Cloni individuali di ibridoma sono cresciuti (si sono sviluppati) da singole
cellule e così producono anticorpi per una singola specificità. Gli anticorpi prodotti da questi
cloni vengono poi selezionati per affinità contro l’antigene bersaglio per identificare quelli con
la specificità voluta.
Vantaggi degli anticorpi monoclonali
Contrariamente agli anticorpi policlonali gli anticorpi monoclonali secreti da un ibridoma
hanno identici punti d legatura antigenica con specificità uniformi, che li rendono più utili che
gli antisieri convenzionali. Inoltre, gli anticorpi monoclonali sono prodotti da una linea cellulare

B immortale il che significa che l’approvigionamento dell’anticorpo è stabile e duraturo. Un
altro vantaggio importante della tecnica dell’ibridazione dell’anticorpo monoclonale è che essa
permette la produzione di grandi quantità di anticorpi monoclonali. Le principali applicazioni
cliniche degli anticorpi monoclonali nel cancro sono presentate nella Tavola 4.2, alcune delle
quali sono considerate in dettaglio nel Modulo 6.
Anti A
Anti
A
Nessun
anticorpo
Antigene A
cellule della
milza
Cellule B
immortali
Cellula
morta
Cellule ibride
Anti
X
Anti X
Piano di
cultura
Piano di
cultura
+ – – – Risultato
Figura 4.7. Produzione di anticorpi monoclonali con l’uso della tecnica di ibridazione.
Un topo viene immunizzato
con un antigene che lo
stimola a produrre una
risposta umorale
anticorporale
Gli anticorpi producenti
cellule B, con specificità per
l’antigene bersaglio (antigene
A) e antigeni non pertinenti
(antigeni X) sono raccolti
dalla milza
Anticorpi producenti cellule
B sono fusi con cellule B
immortali (cellule tumorali)
per produrre una
popolazione di cellule ibride
Cellule individuali ibride sono
isolate e aumntat in cultura
(espansione clonale). Solo
quelle ibride con il corretto
assetto genetico proliferano
e producono anticorpi
Anticorpi prodotti da cloni
individuali sono selezioanti
per affinità di legame contro
l’antigene bersaglio (antigene
A), per l’identificazione delle
cellule che producono
anticorpi monoclonali con le
affinità volute (desiderate)
anticorpi
4
4.13

4
4.14
Tavola 4.2. L’applicazione clinica degli anticorpi monoclonali nel
cancro.
Diagnosi
● Selezione dei fluidi corporali (siero, sputo, sudore, urine, CSF) per valutare la presenza
di TAA circolante
● Scan nucleare con MAb radiomercato
– per l’individuazione di lesioni primarie o metastatiche
– linfoscintigrafia per individuare il coinvolgimento linfonodale
● Uso del MAb radiomercato, con indagine intraoperatoria, per la individuazione con
raggi γ
● Immunopatologia
– dilemma diagnostico: maligno contro benigno
– diagnosi differenziale del tipo di tumore
– sottoclassificazione del tumore basata sull’espressione TAA
• potenziale metastatico
• specifico luogo preferenziale di metastasi
• risposta prevedibile (o nulla) nei confronti di regimi specifici specifici
• prognosi
Monitoraggio della progressione della malattia
● Selezione dei fluidi corporali per valutare il TAA circolante
● Scan nucleare con MAb radiomercato per individuare o quantizzare riprese di
malattia
● Immunopatologia per individuare metastasi (occulte)
– citologia con ago-aspirato
– biopsia linfonodale o midollare
– citologia su fluidi corporali
Terapia
● Citotossicità diretta di MAb (es. Herceptin ® , MabThera ® )
– complemento-mediato
– cellulo mediato
● Configurazione farmacologia di MAb (es. doxorubicina)
● Coniugazione con tossine di MAb (es. ricino)
● Coniugazione con radionucleidi di MAb
● Rimozione tumorale ex-vivo da midollo osseo raccolto
● Inibizione dei recettori per i fattori di crescita
● Somministrazione di anti-idiotipo MAbs per indurre specifiche immunità attive verso le
cellule tumorali
CSF = liquor; TAA = antigene associato al tumore; MAb = anticorpo monoclonale.

Il sistema immunitario e la malattia
Il sistema immunitario è solitamente coinvolto nella protezione del corpo da organismi estranei,
così da prevenire infezioni e danni. Anche se, in certe situazioni, la normale attività del sistema
immunitario può causare malattie. Un esempio ne è la tubercolosi, nella quale il batterio che
causa la malattia resiste alla distruzione quando è ingerito dai macrofagi e al contrario si
moltiplica nel citoplasma dei macrofagi. Questi macrofagi alla fine scoppiano, permettendo ai
batteri di diffondersi ad altri macrofagi, ma anche causando danni tissutali attraverso l’attività
enzimatica del contenuto cellulare. Un altro esempio è la sepsi, nella quale la normale risposta
localizzata all’infezione coinvolge i macrofagi e le cellule NK e il rilascio delle citochine
diviene generalizzato e causa una permeabilità vasale. Questo può condurre a ipotensione,
shock e arresto cardiaco.
Come alternativa, un mal funzionamento del sistema immunitario produce malattia. Un comune
esempio di tale mal funzionamento è l’allergia. Le allergie sono dovute ad una inappropriata
grande risposta delle cellule T e il rilascio di IgE in risposta ad un debole antigene
immunogenico. Un altro esempio è la malattia da immunodeficienza quali sindromi da serie
immunodeficienze combinate e l’AIDS che sono dovute alla mancanza rispettivamente delle
cellule T e B e alla distruzione delle cellule T. Occasionalmente, il sistema immunitario attacca i
componenti del sistema cellulare ospite. Ciò causa cambiamenti patologici simili
all’autoimmunità. Le reazioni autoimmuni sono per la maggior parte brevi e si risolvono
autonomamente. Anche se nel 5% degli individui la reazione è cronica e debilitante e può, in
rare occasioni, essere mortale. Esempi di malattie con componenti autoimmune includono il
lupus eritematoso sistemico, il morbo di Addison e l’anemia perniciosa. Prima che possano
essere sviluppati i nuovi efficaci vaccini contro gli antigeni ospite, che sono espressi in modo
abnorme dai tumori, si dovrebbero capire meglio i difetti del meccanismo immunitario che
provocano reazioni autoimmuni.
In aggiunta a queste patologie che sono causate dal mal funzionamento del sistema
autoimmune o alla capacità di organismi di utilizzare le normali funzioni immunitarie per i
propri fini, il sistema immunitario ha anche un ruolo nel cancro.
Il cancro
Come sottolineato nei moduli precedenti la maggior parte, se non tutte, le cellule tumorali
esprimono molecole anormali o quantitativi anormali di molecole normali sulla loro superficie.
Quindi ci si dovrebbe aspettare che il sistema immunitario debba attaccare le cellule tumorali
prodotte dall’ospite. Questo processo è definito sorveglianza immunitaria. Anche se non è
chiaro se la sorveglianza immunitaria giochi un ruolo importante nel proteggere il corpo dal
tumore. Si sa che la gente che è immunodepressa e quella con malattie da immunodeficienza
come l’AIDS è più predisposta a sviluppare linfomi, leucemie e tumori con associazioni virali,
ma non tumori solidi. La somiglianza nelle percentuali di sviluppo dei tumori solidi nelle
persone con un sistema immunitario funzionante e in quelle nelle quali il sistema immunitario è
danneggiato fa si che la sorveglianza immunitaria non giochi un ruolo importante nella difesa
da tumori solidi.
La capacità della sorveglianza immunitaria nel riconoscere i tumori è oggetto di intensi studi
focalizzati sui macrofagi e sulle cellule NK. L’espressione anormale delle molecole della
superficie delle cellule tumorali coinvolge spesso i recettori per il TNFa, che sono secreti dai
macrofagi. Il TNFa legandosi a queste cellule tumorali ha mostrato di indurre l’apoptosi delle
cellule tumorali in vitro. Attraverso un modello sperimentale di sarcoma del ratto si è dimostrato
4
. . . in certe
situazioni, la
normale attività
del sistema
immunitario può
causare malattie.
. . . la maggior
parte, se non tutte,
le cellule tumorali
esprimono
molecole anormali
o quantitativi
anormali di
molecole normali
sulla loro
superficie.
4.15

4
. . . la
sorveglianza
immunitaria ha la
miglior efficacia
limitata nel
prevenire
l’instaurarsi e la
crescita dei tumori.
Il sistema
immunitario è
composto da
milioni di linfociti
cloni, ciascuno dei
quali ha un unico
recettore sulla
superficie cellulare
che gli permette di
legarsi a un
particolare
antigenico
determinante.
4.16
che il meccanismo di questo effetto è dovuto all’interruzione dell’apporto ematico del tumore.
I macrofagi sono anche sensibili alle molecole di grasso che sono normalmente presenti nei
globuli rossi ma le esternalizzano poiché le cellule dei globuli rossi invecchiano e necessitano
di essere eliminate dal sistema sanguigno. Le cellule tumorali possono anche esprimere queste
molecole grasse suggerendo un altro meccanismo di ricognizione da parte dei macrofagi.
Anche le cellule NK che possono causare la morte delle cellule tumorali, sembra selezionino le
cellule tumorali basate su una espressione di anormalità di superficie cellulare. Anche se in vivo
non si sa fino a che punto l’attività di queste cellule immunitarie agisca nella distruzione delle
cellule tumorali.
Queste risposte sono ideali per la ricognizione delle cellule tumorali perché sono rapide e
varie. Inoltre, un feed-back positivo tra i macrofagi e le cellule NK continua e potenzia la
risposta. In contrasto le cellule T citotossiche dovrebbero in teoria produrre una risposta forte
alle cellule tumorali. Anche se questo non è stato osservato in realtà, forse perché i tumori si
sviluppano in aree che non sono soggette alla sorveglianza delle cellule T. Questo è il risultato
del bisogno di mantenere un autotolleranza che vuol dire che le cellule T non circolano in aree
dove potrebbero incontrare auto-antigeni. Così una cellula tumorale che si sviluppa nel
polmone e sviluppa un auto-antigene abnorme non è soggetta alla sorveglianza delle cellule T.
Inoltre la maggioranza delle cellule tumorali con le quali le cellule T vengono a contatto non
presentano antigeni che possono essere riconosciuti dalle cellule T. Così sembra che negli stadi
primari dello sviluppo tumorale, le cellule T non incontrano cellule tumorali e che quelle cellule
tumorali sono solo debolmente immunogeniche.
Infine, un’altra proprietà intrinseca alle cellule tumorali rende la sorveglianza immunitaria
inefficace. Le cellule tumorali sono in costante mutazione acquisita, Ciò può incidere sulla
capacità del sistema immunitario a riconoscere tutte le cellule tumorali, il modo come un
antigene è presentato e anche se sia effettivamente presentato. In molti casi le cellule tumorali
sono solo debolmente immunogeniche, il che limita la risposta immunitaria necessaria per
rispondere e, che permette al cancro di svilupparsi.
Basandosi sulle sopracitate discussioni, anche se non si è completamente capita la risposta
immunitaria, è chiaro che la sorveglianza immunitaria ha la miglior efficacia limitata nel
prevenire l’instaurarsi e la crescita dei tumori.
Sommario
Lo scopo del sistema immunitario è quello di proteggere da qualsiasi corpo estraneo che si
incontri, sia che sia un organismo infettante che una cellula normale. Agiscono due livelli di
immunità: l’immunità innata e quella acquisita. Il sistema immunitario è composto da milioni di
linfociti cloni, ciascuno dei quali ha un unico recettore sulla superficie cellulare che gli permette
di legarsi a un particolare antigenico determinante. Il sistema immunitario comprende un
numero di cellule di tipo diverso: linfociti, fagociti e cellule dendritiche. I linfociti sono di due
tipi: cellule B e cellule T. Le cellule B producono gli anticorpi e le cellule T sono responsabili di
aiutare e mediare le risposte immunitarie. Gli anticorpi sono immunoglobine, proteine a forma
di Y che contengono catene leggere e pesanti. Ci sono cinque diverse classi di anticorpi, tutte
che si legano ad antigeni per proteggere da infezioni. Le cellule B possono essere stimolate a
produrre anticorpi iniettando più volte piccole quantità di antigene in animali quali conigli e
topi. Anche se ciò produce una miscela di differenti anticorpi specifici per le diverse regioni
della molecole antigenica. In laboratorio è possibile produrre anticorpi che riconoscono un
singolo antigene, chiamati anticorpi monoclonali, questi vengono generati usando una tecnica
denominata tecnica di ibridazione. Questi anticorpi monoclonali sono utili in un ampio spettro
di applicazioni cliniche per il cancro.

Questionario di autovalutazione
1. Definisci e descrivi i risultati di una risposta immunitaria, indicando perché è importante la
corretta identificazione di un agente come estraneo e potenzialmente dannoso.
2. Definisci in uno schema una molecola anticorporale generalizzata e indica quale porzione
si lega all’antigene e quale si lega ad altre cellule del sistema immunitario.
3. Descrivi come vengono prodotti gli anticorpi in risposta ad un agente estraneo e i tre
principali modi con i quali agiscono.
4. Indica se ciascuna delle seguenti affermazioni è vera o falsa e se falsa da una risposta
corretta:
a. Il sistema immunitario mirato risponde rapidamente a organismi estranei
b. Una volta marcato da un’esposizione antigenica iniziale, il sistema immunitario acquisito
conferisce una memoria antigenica ed è capace di aumentare la forza e l’efficacia della
risposta ai successivi incontri con quell’antigene.
c. La risposta immunitaria cellulo-mediata si basa sulla produzione di anticorpi.
d. Le cellule T e B che sono state stimolate da un antigene sono morfologicamente
indistinguibili.
e. Le cellule T sono così definite perché maturano nel timo.
5. Descrivi come un singolo tipo di anticorpo (anticorpo monoclinale MAb) può essere
prodotto in laboratorio e descrivi due vantaggi dei MAbs sugli anticorpi policlonali.
6. Sia l’attività normale che quella anormale del sistema immunitario possono causare
malattie. Completa le seguenti frasi con gli esempi più appropriati di malattie tra quelli
elencati sotto:
Reazioni allergiche Autoimmune Immuno controllo
Malattie da immunodeficienza Anemia perniciosa Tubercolosi
a. Nel …………………............ i batteri patogeni resistono alla distruzione dei macrofagi
e si moltiplicano nei macrofagi stessi. Quando alla fine i macrofagi scoppiano i batteri si
diffondono e i lisosomi contenuti si diffondono all’esterno causando danni al tessuto
ospite?
b. …………………............ sono dovute ad una inappropriata forte risposta delle cellule T
verso un debole antigene immunogenico.
c. La mancanza delle cellule T e B per varie ragioni inclusa la distruzione delle cellule T può
causare …………………...........................................................................................
d. Quando il sistema immunitario attacca i componenti cellulari ospiti poi .........................
…………………............ si possono sviluppare malattie come …………………...............
d. Il processo per il quale il sistema immunitario corpale è capace di individuare e
proteggere se stesso contro cellule di tipo abnorme o da quantitativi di proteine sulla loro
superficie cellulare è conosciuto come….....................................................................
7. Anche se molte cellule tumorali hanno abnormi o normali quantitativi di antigeni sulla
propria superficie, l’immuno controllo non è efficace. Da due possibili spiegazioni per
questo.
Le risposte a queste domande si trovano a pag. 8.6
4
4.17

Introduzione
MODULO 5. Le tecnologie che hanno reso possibili le
terapie biologiche
Una volta la ricerca biologica era basata essenzialmente sull’osservazione e la classificazione
delle speci e degli organismi, mentre i processi biologici restavano relativamente
incomprensibili. Gli appassionanti progressi realizzati nel campo della biologia cellulare e
molecolare negli ultimi 50 anni, hanno portato invece ad un nuovo approccio di indagine che
sta sistematicamente e rapidamente ampliando le nostre conoscenze delle funzioni cellulari e
soprattutto dei geni.
Un notevole progresso, che comprende lo sviluppo dello strumento di ricerca chiamato tecnica
del DNA ricombinante, permette ora di isolare una regione specifica del DNA e di farne un
numero di copie virtualmente illimitato. Con la nuova tecnica è possibile determinare
rapidamente l’esatta sequenza di basi che formano il DNA, creare o ricostruire geneticamente
la regione specifica del DNA e quindi inserirla all’interno di cellule in coltura. Un gene
ricostruito può anche essere inserito in un animale o in una pianta divenendo parte stabile del
suo genoma ed essere trasmesso alla progenie. Questo modulo utilizza le informazioni
apprese nei moduli precedenti per effettuare una analisi delle differenti componenti della
tecnica del DNA ricombinante, che ha rivoluzionato il modo in cui i ricercatori studiano le
cellule e i loro processi biologici, e ha dischiuso nuove possibilita’ all’intervento medico. Come
discusso più avanti, questo progresso è cruciale perché facilita lo svilupppo di test dei fattori
coinvolti nella patogenesi del cancro e la scoperta e sviluppo di nuove terapie, quali le terapie
basate su anticorpi monoclonali mirati per la prevenzione della crescita e della diffusione del
cancro.
Gli esperti nella ricerca confermano che la grande quantità di informazioni di biologia
molecolare e di genetica che restano ancora sconosciute avranno un impatto di vasta portata
per la cura delle malattie umane. Oggi molti progetti di ricerca si basano su una grande
collaborazione tra ricercatori a livello internazionale, con l’obiettivo di ottenere la maggior
quantità di informazioni nel minor tempo possibile. Il più importante impegno internazionale di
ricerca scientifica è il Progetto Genoma Umano; un entusiasmante progetto di ricerca che sarà
analizzato in questo modulo, unitamente alla gestione e alle implicazioni dei nuovi e preziosi
dati che i ricercatori stanno scoprendo.
5
5.1

5
5.2
Questionario di auto valutazione
1. Per l’analisi e la manipolazione del DNA vengono utilizzati enzimi e tecniche differenti.
Scegli dall’elenco qui riportato l’enzima o la tecnica più appropriata per le attività elencate
di seguito:
Sequenziamento del DNA Gel elettroforesi
Ligasi Ibridizzazione dell’acido nucleico
Polimerasi
Trascrittasi inversa
Enzima di restrizione
Sintetizza il DNA
………………………………………………………………………………….............................
Forma il DNA complementare (cDNA) dall’RNA messaggero (mRNA)
.…………………………………………………………………………………............................
Taglia o scinde il DNA in frammenti per l’analisi
.…………………………………………………………………………………............................
Unisce frammenti di DNA
………………………………………………………………………………….............................
Separa frammenti di DNA in base alla loro dimensione
………………………………………………………………………………….............................
Stabilisce l’esatta sequenza delle coppie di basi in un frammento di DNA
………………………………………………………………………………….............................
Consente la precisa localizzazione di DNA o RNA con l’utilizzo di una sonda
………………………………………………………………………………….............................
2. La clonazione genica ha un ruolo centrale tra le molte tecniche utilizzate per analizzare e
comprendere i geni e le loro funzioni. Descrivi a grandi linee le fasi essenziali della
clonazione del DNA.
3. In alcuni casi, molti frammenti di DNA vengono clonati nello stesso momento per formare
una libreria di cloni. Come può essere identificato il clone contenente il frammento di DNA
di interesse inserito?
4. La possibilita’ di produrre ogni proteina in grandi quantità è il maggior vantaggio offerto
dall’ingegneria genetica. Delinea alcune delle implicazioni terapeutiche dell’ingegneria
genetica, in particolare in relazione alla cura del cancro.
5. Di seguito è riportato un diagramma schematico degli obiettivi della genomica funzionale.
Descivi a parole cosa rappresenta il diagramma e indica quali ruoli potrebbero giocare in
questo processo il Progetto Genoma Umano e la bioinformatica.
Gene Proteina
Funzione
Le risposte a queste domande sono a pagina 8.8
Struttura

I progressi tecnologici
La tecnica del DNA ricombinante
Una strategia chiamata tecnica del DNA ricombinante ha rivoluzionato il modo in cui i
ricercatori studiano le cellule e i loro processi biologici, e ha spalancato nuove porte alla
medicina. La tecnica del DNA ricombinante in realta’ comprende un insieme di tecniche che
permette il controllo e, molto importante, la manipolazione della struttura e della funzione del
DNA cellulare. Le principali procedure nella tecnica del DNA ricombinante sono:
● sintesi, scissione e modificazione del DNA con l’utilizzo di enzimi
● sequenziamento del DNA, che indica l’ordine delle basi del DNA
● ibridizzazione dell’acido nucleico, che permette la precisa localizzazione del DNA o
dell’RNA con l’utilizzo di una sonda
● clonazione del DNA, che consente la produzione di un numero virtualmente illimitato di
copie di specifici pezzi di DNA
● ingegneria genetica, che rende possibile la generazione di geni modificati che possono
essere inseriti in cellule o organismi.
Sintesi, scissione e modificazione del DNA con l’utilizzo di enzimi
Gli enzimi (proteine che catalizzano una reazione) giocano un ruolo cardine nell’isolamento e
manipolazione di singoli geni nella tecnica del DNA ricombinante.
Molti enzimi sono in grado di sintetizzare, tagliare o modificare il DNA.
Gli enzimi che sintetizzano il DNA, chiamati DNA polimerasi, producono un
nuovo filamento di DNA complementare sul vecchio filamento (template) e sono coinvolti nella
replicazione del DNA. Il DNA complementare (cDNA) viene sintetizzato in modo simile
dall’mRNA, utilizzando un enzima chiamato trascrittasi inversa. Come
discusso più sotto, le molecole di mRNA possono essere isolate in laboratorio e utilizzate come
template per sintetizzare un filamento di cDNA, che può poi essere impiegato per individuare i
geni corrispondenti sui cromosomi. Poiche’ il cDNA è fatto dall’mRNA, esso contiene solamente
sequenze di DNA codificanti (esoni), che lo rendono prezioso per dedurre la sequenza
aminoacidica di una proteina o per la produzione di una proteina in grande quantità
all’interno di una cellula batterica o di lievito. (Il DNA genomico contiene esoni separati da
sequenze non-codificanti conosciute come introni. Durante la trascrizione da DNA a RNA gli
introni vengono rimossi per produrre un filamento di RNA composto unicamente da sequenze
codificanti).
Numerosi enzimi, chiamati enzimi di restrizione, tagliano il DNA, sia randomicamente sia in
siti specifici. Il taglio può essere realizzato in entrambi i filamenti o in un solo filamento alla
volta e puo’ essere effettuato all’estremita’ del filamento (exonucleasi) o all’interno del filamento
(endonucleasi). Anche l’enzima DNA ligasi è importante nella tecnica del DNA ricombinante
perché consente a differenti filamenti di DNA di congiungersi per formare un nuovo filamento
di DNA con una composizione differente.
Sequenziamento del DNA
Il sequenziamento del DNA è una tecnica importante e di grande efficacia basata su gel
elettroforesi. La gel elettroforesi è una tecnica utilizzata per separare i frammenti di DNA in
base alla loro dimensione. Una miscela di frammenti di DNA di differenti dimensioni è
applicata su un gel incolore che ha una complessa rete di pori attraverso cui il DNA può
passare. Il DNA possiede complessivamente una carica negativa così, quando una corrente
elettrica viene applicata al gel, i frammenti di DNA si spostano verso l’elettrodo positivo. Più un
5
Gli enzimi giocano
un ruolo cardine
nell’isolamento e
manipolazione di
singoli geni nella
tecnica del DNA
ricombinante.
La gel elettroforesi
è una tecnica
utilizzata per
separare i
frammenti di DNA
in base alla loro
dimensione.
5.3

5
Il sequenziamento
del DNA stabilisce
l’ordine esatto
delle coppie di
basi in un
segmento di DNA.
Ci sono due
approcci di base
nel
sequenziamento
che sono chiamati
col nome dei
ricercatori che li
hanno sviluppati:
Maxam-Gilbert e
Sanger.
5.4
frammento è piccolo, più velocemente migra attraverso il gel. I frammenti di DNA verranno poi
separati in base alla loro differente lunghezza. Tipicamente, i risultati della gel elettroforesi si
ottengono utilizzando un colorante per rendere visibile il DNA. Se un filamento di riferimento
contenente frammenti di lunghezza nota viene fatto scorrere a fianco del DNA sconosciuto è
possibile determinare la lunghezza del frammento.
Il sequenziamento del DNA stabilisce l’ordine esatto delle coppie di basi in un segmento di
DNA. La Figura 5.1 mostra un particolare di sequenziamento ottenuto con gel a fluorescenza.
Ogni picco corrisponde a un frammento di DNA marcato con tinta fluorescente che termina
con una base specifica. In questo modo, i ricercatori possono determinare le sequenze del
DNA. Questa informazione consente di determinare la localizzazione di un gene (mapping) e
per quale proteina esso codifica. La manipolazione del DNA è anche un modo per controllare
che le singole fasi di una procedura siano state eseguite con successo. Knowledge of the DNA
sequence also provides information about the protein for which the DNA codes.
C AAC A A T G A T T T T A G A G G AAT G A T G C
Figura 5.1 Particolare di sequenziamento ottenuto con gel a fluorescenza.
Ci sono due approcci di base nel sequenziamento che sono chiamati col nome dei ricercatori
che li hanno sviluppati: Maxam-Gilbert e Sanger. Entrambi i metodi operano tramite la
separazione ad altissima risoluzione delle molecole di DNA utilizzando la gel elettroforesi, che
permette la separazione anche di frammenti che differiscono nelle dimensioni di un singolo
nucleotide. I due approcci differiscono principalmente per il modo in cui vengono prodotte
famiglie di frammenti di DNA basate sulla molecola di DNA originale. Attualmente quasi tutte
le fasi di queste metodiche di sequenziamento sono automatizzate.
Il sequenziamento di Maxam-Gilbert utilizza agenti chimici per scindere il DNA a livello di basi
specifiche, e da’ come risultato frammenti di lunghezza diversa. Per contro, il sequenziamento
di Sanger comporta l’utilizzo di un processo enzimatico per sintetizzare catene di DNA di
lunghezza variabile in quattro differenti reazioni, fermando la replicazione del DNA alle
posizioni occupate da una delle quattro basi, e poi determinando la lunghezza dei frammenti
risultanti.
Recentemente, è stata sviluppata una tecnica di sequenziamento basata su elettroforesi
capillare e ultra sottile. Entrambe queste metodiche aumentano la velocita’ di separazione del
frammento. La terza generazione di tecniche di sequenziamento, senza utilizzo di gel, mira ad
incrementarne l’efficienza di parecchi ordini di grandezza, e si ritiene che sarà utilizzata per il
sequenziamento della maggior parte del genoma umano.

Ibridizzazione dell’acido nucleico
Conoscere la sequenza del DNA è utile anche perché consente la generazione di una sonda
di ibridizzazione specifica per una particolare sequenza. L’ibridizzazione dell’acido nucleico è
una tecnica che rende possibile la precisa localizzazione del DNA (Southern blot) o dell’RNA
(Northern blot) con l’utilizzo di una sonda (Figura 5.2). L’impiego dell’ibridizzazione è molto
importante a fini diagnostici, come discusso più oltre.
Pellicola
radio grafica
AGCCA
Clonazione genica
Incubazione
TCGGT
AGCCA
TCGGT
ACACG
TGTGC
ACACG
TGTGC
Figura 5.2. Tecnica di ibridizzazione dell’acido nucleico.
La sonda a singolo filamento di DNA
complementare è radiomarcata
Il filamento singolo di DNA è separato e
immobilizzato su una membrana
Un clone è un gruppo di geni, cellule o organismi identici derivati da un unico antenato. La
possibilita’ di clonare i geni offre vantaggi di vasta portata per la ricerca. La clonazione
genica comporta l’isolamento di un particolare segmento di DNA dal suo organismo ospite e
la sua riproduzione (amplificazione) nell’ospite stesso o in un ospite differente per produrne
copie identiche. La clonazione rende inoltre possibile l’analisi delle sequenze di geni. Questa
conoscenza, a sua volta, consente la deduzione della sequenza di proteine per cui il DNA
codifica. Comunque, per la determinazione della struttura tridimensionale di una proteina, è
necessario comparare la sequenza di aminoacidi della proteina con quella della proteina
meglio caratterizzata. Se le proteine mostrano un alto grado di somiglianza della sequenza
(omologia), si può pensare che esse siano simili anche dal punto di vista funzionale.
La sonda si ibridizza al DNA complementare
immobilizzato su una membrana
Un` autoradiografia viene usata per rilevare il
segnale radioattivo su pellicola radiografica
I frammenti di DNA sono visualizzati come linee
sulla pellicola
5
5.5

5
5.6
Fasi fondamentali della clonazione
Le fasi fondamentali della clonazione di un gene (Figura 5.3) sono le seguenti:
1. Il frammento di DNA contenente il gene da clonare viene inserito all’interno di una
molecola circolare di DNA denominata vettore. L’inserimento del gene di interesse dentro il
vettore produce una chimera o molecola di DNA ricombinante.
2. Il vettore agisce da veicolo per trasportare il gene all’interno della cellula ospite. Nella
cellula ospite il vettore si moltiplica, producendo numerose copie identiche non solo di se
stesso, ma anche del gene che trasporta.
3. Quando la cellula ospite si divide, le nuove cellule contengono copie della molecola di
DNA ricombinante, e si verifica un’ulteriore replicazione del vettore.
4. Dopo un grande numero di divisioni cellulari si è prodotta una colonia o clone di identiche
cellule ospite. Ogni cellula del clone contiene una o più copie della molecola di DNA
ricombinante. Il gene trasmesso dalla molecola ricombinante ora è clonato.
Fase 1
Fase 2
Fase 3
Fase 4
Gene per una
resistenza
antibiotica
Cellula
batterica
Plasmida
PstI
DNA
ricombinante
DNA inserzione
Clonazione
Clone
Cultura di batteri
contenenti antibiotico
PstI
Cromosoma
batterico
Crescono solo i batteri
contenenti DNA ricombinante
Cultura
Purificazione
del DNA
Terminazioni
adesive
PstI
PstI
Ibridizzazione
usando una DNA
ligasi
Figura 5.3. Procedimento di base della clonazione genica in un plasmide.
DNA estraneo
Zona di interesse
PstI

Plasmidi e batteriofagi
Due tipi di vettori sono comunemente utilizzati come veicoli per la clonazione: plasmidi e
batteriofagi. I plasmidi sono piccoli circoli di DNA che si trovano nei batteri e in alcuni altri
organismi. I plasmidi si duplicano indipendentemente dai cromosomi della cellula ospite e
quasi sempre sono portatori di uno o più geni che sono responsabili di utili caratteristiche
mostrate dal batterio ospite, per esempio l’antibiotico-resistenza. Il gene dell’antibioticoresistenza
è utile perché può essere impiegato come marker selezionabile per assicurarsi che i
batteri in coltura contengano un particolare plasmide. I plasmidi più piccoli potrebbero
utilizzare alcuni degli enzimi dell’ospite per replicarsi, mentre quelli di maggior dimensioni
spesso trasportano i geni che codificano per gli enzimi necessari alla loro replicazione. Alcuni
tipi di plasmidi si integrano all’interno del cromosoma batterico, e vengono chiamati episomi.
La dimensione e il numero di copie sono due caratteristiche molto importanti dei plasmidi. Per
la clonazione sono preferibili dimensioni < a 10kb (che si riferisce al numero di basi che
costituiscono il materiale genetico del plasmide, in questo caso < a 10.000). I plasmidi di
dimensioni maggiori tendono ad essere instabili e, nel tentativo di mantenere una dimensione
stabile, potrebbero rigettare il DNA estraneo inserito al loro interno. Il numero di copie si
riferisce al numero di molecole di un unico plasmide che si trovano normalmente in una singola
cellula batterica. Un grande numero di copie è auspicabile per produrre grandi quantità di
molecole di DNA ricombinante.
Anche batteriofagi o fagi (virus che infettano specificamente i batteri) sono vettori adatti per la
clonazione. Sono formati da molecole di DNA o a volte di RNA portatori di un certo numero di
geni, inclusi quelli richiesti per la replicazione del fago. L’acido nucleico è circondato da un
mantello di proteine chiamato capside. Quando il fago infetta un batterio, aderisce all’esterno
del batterio ed inietta il suo DNA cromosomiale all’interno della cellula. Poi il DNA del fago si
replica e viene quindi sintetizzato il mantello proteico. Nuove particelle del fago sono
assemblate e rilasciate dalla lisi del batterio. Durante l’infezione, la molecola di DNA del
batteriofago viene iniettata nella cellula ospite, dove essa è sottoposta a replicazione. M13 e λ
sono due tipi di fago comunemente utilizzati come vettori.
I virus sono ampiamente usati come veicoli di clonazione per le cellule animali. I virus dei
mammiferi come gli adenovirus e i virus dei primati (SV40) sono comuni.
Purificazione del DNA
Una clonazione riuscita richiede che il DNA sia stato purificato. Tipicamente, almeno tre
differenti tipi di DNA devono essere purificati dagli ingegneri genetici. Primo, tutto il DNA
cellulare dal quale ottenere il gene/i che devono essere clonati è ottenuto da una coltura
batterica o da cellule animali. Secondo, il DNA puro del plasmide (vettore del DNA) deve
essere purificato dal DNA cromosomiale del batterio. È richiesto inoltre DNA purificato del
fago se deve essere utilizzata la clonazione del fago.
Esistono diversi metodi per la purificazione del DNA totale della cellula da batteri e altri
organismi. Tutti questi metodi comportano inizialmente la raccolta delle cellule seguita dalla
loro rottura, che consente il rilascio di quanto in esse contenuto. Gli estratti cellulari sono poi
trattati per rimuovere tutti i componenti cellulari eccetto il DNA. Questi componenti non
desiderati sono chiamati contaminanti ed includono proteine ed RNA. Infine il DNA, che si
trova in soluzione, viene concentrato.
La purificazione del DNA del plasmide segue lo stesso principio ma comporta dei passi
addizionali per separare il DNA del plasmide dal DNA cromosomiale batterico. Ciò può
essere effettuato centrifugando ad alta velocita’ una miscela dei due DNA o utilizzando la gelfiltrazione
o l’affinita’ cromografica, che separano i due tipi di DNA in base, rispettivamente,
alla differenza di dimensione e di carica ionica. 5.7
5
Due tipi di vettori
sono comunemente
utilizzati come
veicoli per la
clonazione:
plasmidi e
batteriofagi.
Una clonazione
riuscita richiede
che il DNA sia
stato purificato.

5
Per produrre la
molecola di DNA
ricombinante è
necessario
scindere sia il
vettore che il DNA
da clonare in siti
specifici e poi
ricongiungerli
insieme
(“ligation”).
5.8
Costruzione di DNA ricombinante da DNA purificato
Per produrre la molecola di DNA ricombinante è necessario scindere sia il vettore che il DNA
da clonare in siti specifici e poi ricongiungerli insieme (“ligation”). Un punto importante è che
le estremita’ si combinino in modo da poter essere collegate e che la direzione di inserimento
del DNA dentro il vettore sia corretta.
La scissione del DNA purificato nella clonazione viene eseguita utilizzando enzimi altamente
purificati denominati enzimi di restrizione. Gli enzimi di restrizione endonucleasi di tipo II
effettuano la scissione del DNA in siti specifici chiamati siti di restrizione e sono gli enzimi di
scissione più utili nella clonazione genica (Figura 5.4). Gli enzimi di restrizione sono isolati da
vari batteri, dove la loro funzione naturale è quella di proteggere i batteri attaccando il DNA
di virus e altri DNA estranei. Essi riconoscono piccole sequenze di DNA e scindono le
molecole di DNA in questi specifici siti di riconoscimento. Alcuni enzimi di restrizione (“rare
cutters”) scindono il DNA in pochi punti generando un piccolo numero di frammenti molto
grandi (da diverse migliaia a un milione di coppie di basi). Tuttavia, la maggior parte degli
enzimi di restrizione scinde il DNA con maggiore frequenza per generare un grande numero
di piccoli frammmenti (da 1.000 coppie di basi). I singoli enzimi di restrizione
hanno specifici siti di riconoscimento, sebbene alcuni condividano lo stesso sito di restrizione.
Generalmente hanno una lunghezza di quattro, sei o otto basi. Poiche’ sono stati definiti
centinaia di differenti enzimi di restrizione, il DNA può essere scisso in molti piccoli frammenti
con differenti estremita’ che possono essere utilizzati per la clonazione.
A
HpaI
5'––N N G T T A A C N N––3'
3'––N N C A A T T G N N––5'
Cut
B
EcoRi
5'––N N G A A T T C N N––3'
3'––N N C T T A A G N N––5'
C
Cut
Pst I
5'––N N C T G C A G N A––3'
3'––N N G A C G T C N N––5'
Cut
5'––N N G T T A A C N N––3'
3'––N N C A A T T G N N––5'
5'––N N G A A T T C N N––3'
3'––N N C T T A A G N N––5'
5'––N N C T G C A G N N––3'
3'––N N G A C G T C N N––5'
Figura 5.4. Sequenze di DNA riconosciute da tre enzimi di restrizione di tipo II utilizzati comunemente.
Questi enzimi di restrizione lasciano terminazioni smussate (A) o tronche (B, C).
In funzione del progetto di clonazione che un ricercatore intende portare a termine, potrebbe
essere necessario generare frammenti con una estremita’ smussata, dove per esempio entrambi
i filamenti vengano scissi esattamente nel mezzo della sequenza di riconoscimento, o con una
estremita’ tronca, dove per esempio il taglio nella sequenza di riconoscimento avviene in uno
solo dei filamenti che è stato lasciato leggermente più lungo dell’altro così da risultare
sporgente. Il secondo tipo di reazione di restrizione genera “estremita’ adesive”. Un’utile
caratteristica degli enzimi di restrizione e’ che differenti siti di riconoscimento potrebbero
generare le stesse estremita’ adesive così che i frammenti prodotti dalla scissione di due
differenti enzimi possono essere uniti perché posseggono estremita’ adesive complementari.

Per essere utilizzati come vettori per la clonazione, i circoli di DNA purificato del plasmide
vengono prima tagliati da un enzima endonucleasi di restrizione, e i frammenti risultanti, inclusi
quelli contenenti il gene che deve essere clonato, aggiunti ai plasmidi e resi di forma circolare
per formare circoli di DNA ricombinante. Queste molecole ricombinanti sono poi unite
covalentemente utilizzando una ligasi del DNA.
Transfezione
Le molecole ricombinanti sono poi introdotte in cellule, generalmente batteri o lieviti, con un
processo chiamato transfezione (Figura 5.3). Le cellule che devono essere transfette devono
avere una membrana più permeabile del consueto per consentire la captazione del DNA.
Questo si ottiene utilizzando particolari procedimenti chimico/fisici. Alcune cellule sono
descritte come competenti. Dal momento che solo una percentuale molto piccola di cellule
effettueranno effettivamente la captazione del DNA, è necessario eseguire un processo di
selezione per identificare le cellule che sono state transfettate (transfettanti). Questo è il caso in
cui è utile l’utilizzo di un marcatore selezionabile portato dal plasmide.
Un marcatore selezionabile è un gene che fornisce alla cellula transfettata una nuova
caratteristica, per esempio l’antibiotico-resistenza, che non è posseduta dalla cellula non
transfettante. Solo le cellule transfettanti saranno in grado di crescere in presenza di
antibiotico. Si ritiene che queste cellule sopravviventi contengano una libreria di DNA, che è un
set random (non ordinato) di frammenti di DNA clonato.
Selezione del clone desiderato
Solo pochi dei batteri che sopravvivono conterranno il plasmide ricombinante con il gene che
deve essere isolato. Esistono diversi approcci per identificare i cloni di interesse in una libreria
di DNA. Un modo è quello di premere un pezzo di carta assorbente sulle piastre di coltura
contenenti le colonie di batteri in crescita. Le cellule aderiscono alla carta e sono sondate con
una sonda a DNA radioattivo contenente parti della sequenza del gene che viene ricercato. La
sonda radioattiva ibridizza il gene di interesse e può poi essere visualizzata esponendo la
carta alla pellicola fotografica. Questo processo di ibridizzazione è una forma di screening.
Un altro metodo di screening per verificare l’autenticita’ dei cloni batterici è la traslazione in
vitro. In questo procedimento, il DNA clonato è utilizzato per purificare le sue molecole di
mRNA complementare da una miscela di mRNA cellulare con un processo chiamato selezione
dell’ibrido. Le proteine prodotte sono controllate per verificare se sono quelle che ci si
aspettava.
La libreria genomica
Una libreria genomica è una collezione di cloni in numero sufficiente per contenere con ogni
probabilita’ ogni singolo gene presente nel genoma di un particolare organismo. Le librerie
genomiche sono preparate dal DNA totale purificato della cellula, sminuzzando il DNA con
l’utilizzo di enzimi di restrizione per produrre una serie di frammenti che sono poi clonati in un
vettore appropriato. È anche possibile generare librerie cromosoma-specifiche, che consistono
in frammenti derivati da DNA sorgente arricchito per un particolare cromosoma.
Ingegneria genetica – ridisegno dei geni
Per studiare la struttura e la funzione di specifiche proteine, quali le oncoproteine, è necessario
disporre di una quantità di proteine sufficiente. Tuttavia, la grande maggioranza delle proteine
in una cellula animale, incluse quelle con funzioni di importanza cruciale, è presente in
minuscola quantità, rendendo difficile o impossibile isolare la proteina pura. Uno dei contributi
più importanti della clonazione del DNA e dell’ingegneria genetica alla biologia cellulare è
che hanno reso possibile produrre ogni data proteina cellulare in grande quantità. L’ingegneria
5
Le molecole
ricombinanti sono
poi introdotte in
cellule,
generalmente
batteri o lieviti, con
un processo
chiamato
transfezione.
Una libreria
genomica è una
collezione di cloni
in numero
sufficiente per
contenere con ogni
probabilita’ ogni
singolo gene
presente nel
genoma di un
particolare
organismo.
5.9

5
. . . i recenti
progressi
dell’ingegneria
genetica hanno
fornito fonti non
umane di anticorpi
umani, quali
Herceptin ® e
MabThera ® .
Un utilizzo molto
importante delle
colture cellulari è
quello di veicoli
per la produzione
di grandi quantità
di un tipo specifico
di cellula che può
contenere un gene
creato con
l’ingegneria
genetica.
5.10
genetica utilizza la tecnica del DNA ricombinante per clonare il gene della proteina di
interesse ed inserirlo all’interno di uno speciale segmento di DNA ad alta replicazione
chiamato vettore di espressione, che produce grandi quantità della proteina.
L’ingegneria genetica ha importanti implicazioni terapeutiche. Per esempio, clonare tutti i geni
di un particolare percorso biosintetico e sovraesprimerli è il solo modo per aumentare i livelli di
un particolare componente intracellulare. In alternativa, è possibile interrompere un percorso in
modo tale che certi prodotti non vengano più prodotti. È importante notare che l’ingegneria
genetica non si limita alle proteine. In effetti, essa può fornire la sovraespressione di ogni gene
clonato.
Inoltre, l’ingegneria genetica facilita il disegno di proteine di ogni sequenza desiderata. Per
esempio, i recenti progressi dell’ingegneria genetica hanno fornito fonti non umane di anticorpi
umani, quali Herceptin ® e MabThera ® . L’umanizzazione di anticorpi monoclonali di topo
(Mabs) comporta l’utilizzo della reazione polimerica a catena con trascrittasi inversa (RT-PCR,
vedi pagina 5.15) per clonare sia le regioni variabili sia quelle ipervariabili dell’anticorpo
dall’mRNA di un ibridoma, derivato per esempio da un topo, e fonderlo con regioni costanti
umane. Come conseguenza, più del 90% della sequenza aminoacidica del Mab umanizzato è
identica a quella della proteina umana. In questo modo, si evita la neutralizzazione da parte
del sistema immunitario umano. Inoltre, utilizzando questo approccio, possono essere generati
anticorpi con specifiche funzioni effettrici selezionando l’appropriata regione a catena pesante
come partner di clonazione. I cloni risultanti possono poi essere espressi in coltura cellulare per
produrre una grande quantità di anticorpi modificati. Di seguito si tratta dei fondamenti della
coltura di cellule animali e di come introdurre geni ricombinanti all’interno di cellule animali.
Colture di cellule animali
Date le appropriate condizioni, la maggior parte dei tipi di cellule animali vivra’, si dividera’
ed esprimera’ proprieta’ differenziate in una piastra con tessuto di coltura. Questo tipo di
coltura è detto in vitro. In questo ambiente artificiale è possibile osservare le cellule al
microscopio e analizzarle biochimicamente quando vengono aggiunte o tolte alla coltura
differenti molecole specifiche quali ormoni o fattori di crescita. È inoltre possibile esaminare le
interazioni tra un tipo di cellula e un’altra. Un utilizzo molto importante delle colture cellulari è
quello di veicoli per la produzione di grandi quantità di un tipo specifico di cellula che può
contenere un gene creato con l’ingegneria genetica. Come discusso nel Modulo 6, si stanno
sperimentando le cellule di coltura in terapie cellulari quali i vaccini per stimolare la risposta
immune al tumore.
Le cellule vengono cresciute in un recipiente di coltura, una piastra o una beuta, in un liquido
di nutrizione detto medium. Un componente essenziale del medium è il siero, perché contiene
fattori di crescita, ormoni steroidei e altri fattori essenziali per la crescita e la proliferazione
cellulare. Le cellule di una coltura cellulare crescono attaccate al fondo della piastra come
singolo strato di cellule (monostrato) ricoperte dal medium. Per la crescita e la proliferazione
normali, è essenziale che le cellule siano ancorate. Il medium viene cambiato ad intervalli
appropriati per assicurarsi che le cellule non muoiano per la mancanza di nutrimento o
vengano avvelenate dai rifiuti prodotti dal loro metabolismo. Quando le cellule si sono
replicate e hanno ricoperto tutta la superficie disponibile della piastra di coltura formando una
coltura confluente, smetteranno di replicarsi. La coltura confluente di cellule può essere divisa
per produrre nuove colture, che continueranno a crescere e proliferare.
Le colture preparate dai tessuti di un organismo sono dette colture primarie. Le colture primarie
hanno una durata di vita limitata e devono subire un processo chiamato trasformazione, che

porta alla formazione di quella che è conosciuta come linea cellulare. Le linee cellulari possono
essere preparate da cellule tumorali ma in questo caso risultano differenti rispetto a quelle
preparate da cellule normali. Per esempio, spesso crescono senza attaccarsi a una superficie, e
possono proliferare sulla piastra di coltura con una densita’ considerevolmente maggiore.
Caratteristiche simili possono essere indotte sperimentalmente in cellule normali provocandone
la mutazione con l’azione di un virus tumore-inducente o di sostanze chimiche. Questo è
evidente in una linea di cellule mutate, come la linea di cellule ovariche dell’hamster cinese
(CHO) o la linea di cellule renali di hamster neonato (BHK). Normalmente le linee cellulari
possono essere divise e fatte ricrescere indefinitamente e sono utili, tra le molte altre
applicazioni, per la produzione di anticorpi monoclonali e per lo studio dell’attività di geni
specifici.
Transfezione
Come già trattato precedentemente, la transfezione è una tecnica utilizzata per distribuire
molecole estranee come il DNA all’interno delle cellule. Si tratta di uno strumento di grande
potere per il controllo dell’espressione del gene e della proteina. Le cellule possono essere
transfettate affinche’ esprimano un gene per un breve periodo di tempo (transfezione
transitoria) o permanentemente (transfezione stabile). Geni differenti possono essere
cotransfettati (transfettati contemporaneamente) per rendere possibile lo studio dell’interazione
tra questi stessi geni. Questo sistema fornisce un ambiente artificiale nel quale esaminare
l’interazione tra geni.
Isolando una singola cellula animale, che potrebbe contenere un gene ricombinante (progettato
con l’ingegneria genetica), e permettendogli di proliferare fomando una grande colonia, è
possibile formare un clone, che è composto di cellule geneticamente identiche. È anche
possibile fondere insieme due cellule per formare una cellula combinata con due nuclei
separati, che sarà eventualmente fusa per formare una cellula ibrida con un unico nucleo.
Applicazione delle nuove tecnologie allo studio del cancro
Tutte le malattie hanno una componente genetica, sia ereditaria sia risultante dalla risposta del
corpo agli stress ambientali. Perciò, nella valutazione clinica dei pazienti oncologici, testare gli
oncogeni o le proteine che essi producono (oncoproteine) è un utile strumento supplementare
per esaminare parametri fisici come la dimensione del tumore primitivo, la stadiazione della
malattia alla diagnosi e il grado di coinvolgimento linfonodale. L’analisi dei fattori coinvolti
nella patogenesi del cancro viene effettuata tipicamente servendosi del tessuto tumorale o del
siero. Per esempio, markers tumorali come il CA-125 e il CA 15-3 sono molecole che possono
essere di ausilio per la diagnosi o per il monitoraggio della terapia, rispettivamente del tumore
dell’ovaio e della mammella. I markers tumorali vengono spesso rilasciati nel flusso sanguigno
da alcuni tipi di tumore e sono quindi misurabili nel siero.
Il valore clinico dei markers biologici è oggetto di indagine da molti anni. Per esempio, è ben
stabilito il ruolo del recettore dell’estrogeno (ER) e del recettore del progesterone (PgR) nella
valutazione della prognosi e della risposta alla terapia nel tumore della mammella,
dell’antigene specifico prostatico (PSA) nel monitoraggio del tumore della prostata e del
cromosoma di Filadelfia come marker specifico della leucemia mieloide cronica. Più
recentemente, il valore di markers come l’HER2 è diventato il punto focale di indagini intensive.
Infatti, come discusso nel Modulo 6, l’amplificazione dell’HER2 è la prima anormalita’ tumoreassociata,
cui è stato riconosciuto un ruolo nella patogenesi e nella prognosi del cancro, ad
essere utilizzata con successo come bersaglio per la terapia. Ciò indica l’importanza crescente
della possibilita’ di testare accuratamente le anormalita’ tumore-associate per ottimizzare le
cure offerte al paziente.
5
. . . la transfezione
è una tecnica
utilizzata per
distribuire
molecole estranee
come il DNA
all’interno delle
cellule.
l’amplificazione
dell’HER2 è la
prima anormalita’
tumore-associata,
cui è stato
riconosciuto un
ruolo nella
patogenesi e nella
prognosi del
cancro, ad essere
utilizzata con
successo come
bersaglio per la
terapia.
5.11

5
La precisa
specificita’
antigenica degli
anticorpi li rende
strumenti di
grande interesse
per la ricerca e
infatti molti
approcci recenti
utilizzano proprio
gli anticorpi.
L’IHC è un
procedimento
relativamente
semplice che
utilizza molti
reagenti e fissanti
comuni . . .
5.12
Il patologo utilizza molte tecniche specializzate per testare i fattori associati con lo sviluppo del
cancro. Questi test diagnostici comprendono l’analisi del gene pertinente (DNA o RNA) o della
proteina prodotta dal DNA.
Gli anticorpi come strumenti della biologia molecolare e della
biochimica
La precisa specificita’ antigenica degli anticorpi li rende strumenti di grande interesse per la
ricerca e infatti molti approcci recenti utilizzano proprio gli anticorpi. Marcati con tinte
fluorescenti, hanno un valore inestimabile per localizzare con il microscopio a fluorescenza
molecole specifiche all’interno delle cellule. Gli anticorpi possono anche essere utilizzati per
rilevare e quantificare molecole negli estratti cellulari e per identificare specifiche proteine dopo
che queste siano state separate con l’elettroforesi in un gel poliacrilamidico.
La sensibilita’ degli anticorpi come sonda per il rilevamento di molecole specifiche in cellule e
tessuti viene frequentemente intensificata con il metodo dell’amplificazione di segnale. Si tratta
di un procedimento in cui due anticorpi sono utilizzati per scoprire un antigene. L’anticorpo
principale si lega all’antigene. Piuttosto che attaccare un marker come una tinta fluorescente
all’anticorpo principale per mostrare la presenza dell’antigene, viene utilizzato un secondo
anticorpo che ha una molecola marker e che riconosce l’anticorpo principale legato
all’antigene. Sono disponibili molti sistemi che utilizzano differenti tipi di molecole marker. Per
esempio, come molecola marker può essere utilizzato un enzima. Si tratta di un sistema molto
sensibile che permette di rilevare anche piccole quantità di antigene.
Immunoistochimica
Come suggerisce il suo stesso nome, l’immunoistochimica (IHC) è una tecnica che riguarda
anticorpi, tessuti e chimica. Questo approccio può essere utilizzato per analizzare il livello di
espressione delle proteine` in un tessuto.
L’IHC è un procedimento relativamente semplice che utilizza molti reagenti e fissanti comuni e
può essere applicata su tessuti freschi, congelati o d’archivio. La tecnica utilizza un anticorpo
che è specifico per un particolare antigene, per esempio l’HER2. Un gran numero di anticorpi
di origine murina è stato prodotto per il test dell’IHC, con l’obiettivo di identificare l’anticorpo
che più accuratamente discrimina tra pazienti che possiedono o meno un particolare antigene.
L’anticorpo è marcato con un marker che può essere fluorescente, o radioattivo o un enzima
come la perossidasi. Nell’ultimo caso, la sezione di tessuto, che di solito è fissato in paraffina,
è incubato con l’anticorpo pertinente marcato con perossidasi. L’anticorpo specifico localizza
l’antigene e lo lega nella sezione tumorale. Il campione viene poi fatto reagire con un un
prodotto chimico (diaminobenzidine [DAB]) in presenza di idrogeno perossidasi per fornire un
deposito opaco che può essere visualizzato microscopicamente (metodo DAB). In alternativa,
può essere utilizzato il metodo perossidasi-antiperossidasi (PAP). Il risultato finale è una sezione
di tessuto che mostra cellule colorate e non colorate.
L’interpretazione dei vetrini colorati per mezzo dell’IHC è spesso qualitativa, poiche’ dipende
dalla percentuale di cellule che si colorano positivamente per l’antigene bersaglio e
dall’intensita’ della colorazione, e può essere soggetta a differenze tra osservatori. Per
esempio, un test comunemente usato per la sovraespressione dell’HER2 nel tumore della
mammella (DAKO HercepTest ® ) impiega un sistema di punteggio 0-3+ nel quale 0 e 1+
definiscono sezioni che sono fondamentalmente non colorate o contengono una piccola
percentuale di cellule che sono debolmente colorate, e 3+ quelle in cui la maggioranza delle
cellule sono fortemente colorate (Figura 5.5). Ma il punteggio di sezioni 2+ differisce a
seconda dei diversi patologi e laboratori a causa della natura soggettiva del sistema di
punteggio.

I sistemi automatizzati di imaging cellulare (ACIS) costituiscono un apporto molto recente alle
tecnologie disponibili per i test oncologici, e sono progettati per abolire l’errore associato con
l’interpretazione manuale delle colorazioni. ACIS associa software di immagine basati sul
colore con la tecnologia della microscopia robotica automatizzata e viene considerato come
un approccio piu’ accurato del punteggio qualitativo.
0
2+
IHC Images courtesy of MJ Kornstein, MD, Medical College of Virginia
Figura 5.5. Esempi di membrana cellulare colorata per l’HER2 utilizzando l’IHC, e i punteggi
assegnati.
ELISA
La tecnica ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) è utile per tessuti omogenati (“ground-up
tissue”) e siero. Come per l’IHC, questo metodo di indagine impiega anticorpi e un enzima
quantificabile per la rilevazione di proteine. Il vantaggio di ELISA è che i campioni di sangue
possono essere esaminati più frequentemente rispetto ai campioni tessutali tumorali.
Comunque, la relazione tra i livelli sierici dei markers tumore-specifici quali l’HER2 e i livelli
nelle cellule tumorali è attualmente controversa. Sembra probabile che possa esserci una più
stretta relazione tra i livelli sierici e la massa tumorale che non tra i livelli sierici e l’espressione
di un marker tumorale. Perciò’, il test ELISA e’ utile correntemente per misurare i livelli di
markers come il PSA che sono usati per monitorare il decorso della malattia piuttosto che per
l’identificazione di tumori che producono alti livelli di markers.
Ibridizzazione in-situ
L’ibridizzazione in-situ (ISH) è una tecnica usata per identificare specifiche sequenze di acido
nucleico in tessuti, cellule o cromosomi isolati dalle cellule. L’analisi è resa specifica dall’utilizzo
di sonde ad acido nucleico che hanno un’unica sequenza di nucleotidi che gli permette di
legarsi specificamente (o ibridizzarsi) con le sequenze complementari di nucleotidi del DNA o
RNA dei campioni. La sonda contiene un colorante che può essere usato per localizzare la
presenza dell’acido nucleico bersaglio. La localizzazione ISH viene raggiunta comunemente
con l’utilizzo di markers fluorescenti (ibridizzazione in-situ a fluorescenza [FISH]) e un
microscopio a fluorescenza, o con markers cromogenici (produttori di colore) (ibridizzazione
in-situ cromogenica [CISH]) e un microscopio a campi luminosi. I risultati dell’ISH possono
essere utilizzati per determinare la presenza o assenza di un gene, l’amplificazione di un gene
o il riarrangiamento di cromosomi (traslocazione). Perciò, si tratta di una tecnica estremamente
valida per la diagnosi dei geni tumorali (oncogeni).
1+
3+
5
Il vantaggio di
ELISA è che i
campioni di
sangue possono
essere esaminati
più frequentemente
rispetto ai
campioni tessutali
tumorali.
5.13

5
Generalmente la
FISH è una tecnica
di analisi specifica
e sensibile che può
identificare
accuratamente e in
modo affidabile
tumori che
mostrano
particolari
anormalita’
genetiche.
5.14
FISH
La FISH usa un marker fluorescente attaccato ad una sonda che ibridizza (lega) il gene
appropriato. Un microscopio a fluorescenza viene usato per identificare la localizzazione del
gene e per quantificare il numero di copie presenti. Se differenti markers colorati a
fluorescenza e due o più sonde vengono utilizzati contemporaneamente, i differenti segnali di
ibridizzazione possono essere identificati in base ai loro colori distintivi. Questa tecnica è utile
per confrontare una grande quantità di bersagli differenti in una cellula, per esempio il numero
di geni e il numero di cromosomi contenenti il gene. Per esempio, approssimativamente il 20%
dei tumori della mammella presenta copie multiple del gene HER2 (amplificazione) (Figura
5.6). Tuttavia, altre cellule del tumore della mammella contengono copie multiple del
cromosoma 17 (aneuploidia), sul quale è situato il gene HER2, e ogni cromosoma ha una
copia del gene. Gli effetti fisiologici dell’amplificazione e dell’aneuploidia appaiono differenti,
Figura 5.6. Test per amplificazione genica con l’utilizzo della FISH.
e queste caratteristiche devono poter essere differenziate. Pertanto, vengono usate sonde che
portano markers fluorescenti rossi e grigi che permettono di stimare il rapporto dei geni HER2
rispetto al cromosoma 17 e di identificare l’amplificazione del gene HER2. La FISH viene
utilizzata anche nell’identificazione di anormalita’ cromosomiche in una grande varieta’ di
tumori ematologici e solidi, con la rilevazione di markers tra cui il cromosoma Filadelfia e la
fusione bcr-abl nella leucemia.
Generalmente la FISH è una tecnica di analisi specifica e sensibile che può identificare
accuratamente e in modo affidabile tumori che mostrano particolari anormalita’ genetiche.
Inoltre, l’interpretazione dei risultati è oggettiva e quantitativa. Tuttavia, essa richiede l’uso di
speciali dispositivi che non sono largamente disponibili nei laboratori di patologia, e ciò limita
il suo utilizzo.
Reazione polimerica a catena
La reazione polimerica a catena (PCR) è un processo che utilizza un enzima polimerasi
specializzato per sintetizzare un filamento complementare di un filamento dato di DNA, in una
miscela contenente le quattro basi del DNA e due frammenti di DNA chiamati primers. La PCR
implica la copia ripetuta moltissime volte di un frammento specifico di DNA con l’utilizzo di un

enzima chiamato DNA polimerasi. Questo processo realizza l’amplificazione selettiva di una
regione scelta della molecola di DNA.
Tipicamente, il DNA preso da una cellula è miscelato con piccoli frammenti di DNA (lunghi
circa 20 basi) chiamati primers, la cui sequenza di DNA si affianca alla sequenza bersaglio. I
primers ibridizzano il DNA desiderato in una miscela per permettere all’enzima di sintetizzare
il segmento di DNA di interesse. L’enzima DNA polimerasi utilizzato per questo processo è
generalmente l’enzima DNA polimerasi I che deriva da un batterio che vive nelle sorgenti
calde, chiamato Taq polimerasi. A causa della sua origine questo batterio agisce ad alte
temperature. La miscela PCR viene riscaldata per separare i filamenti del DNA a doppio
filamento contenente la sequenza bersaglio. Poi viene raffreddata per permettere ai primers di
trovare le loro sequenze complementari sui filamenti separati e di legarvisi e alla polimerasi di
estendere i primers nei nuovi filamenti complementari (Figura 5.7). Ripetuti cicli di
riscaldamento e raffreddamento moltiplicano esponenzialmente il DNA bersaglio, poiche’ ogni
nuovo doppio filamento si separa per diventare due template per le sintesi ulteriori. In un’ora
circa, 20 cicli di PCR possono amplificare il bersaglio fino a un milione di volte. Al termine del
processo è consuetudine analizzare i prodotti della PCR utilizzando l’elettroforesi con gel
agarose e la colorazione del DNA prodotto. In alternativa, il prodotto della PCR può essere
inserito in un vettore plasmide o batteriofago per la clonazione e l’ulteriore valutazione.
Secondo ciclo
Primo ciclo
La miscela di reazione contiene la sequenza
di DNA bersaglio che deve essere amplificata,
due primeri (P1, P2) e la Taq polimerasi
termo-stabile
La miscela di reazione e riscaldata
a 95˚C per denaturare il DNA
bersaglio. Il successivo
raffreddamento a 37˚C permette ai
primeri di ibridizzare la sequenza
complementare nel DNA bersaglio
Quando riscaldata a 72˚ la Taq
polimerasi produce filmenti
complementari dai primeri
Il primo ciclo di sintesi fornisce
come risultato due copie della
sequenza del DNA bersaglio
Denaturazione
del DNA
Ibridizzazione
dei primeri
Estensione dei
nuovi filamenti
di DNA
Il secondo ciclo di
sintesi fornisce come
risultato quattro copie della
sequenza del DNA bersaglio
Ulteriore ciclo
Fig. 5.7 Supervisione dei processi PCR.
P1
DNA bersaglio
Taq
P2
5
5.15

5
. . . genomica
funzionale.
. . . la disciplina
che ha l’obiettivo
di ottenere
un’immagine
globale della
funzione del
genoma, inclusi i
profili di
espressione a
livello dell’mRNA e
a livello proteico.
Il Progetto
Genoma Umano è
uno studio
internazionale
della durata di 13
anni cominciato
nel 1990
5.16
Una caratteristica importante della PCR è che è altamente sensibile. Purché i primers siano
ottimali, la PCR può rilevare minuscole quantità di DNA bersaglio. Questa caratteristica rende
la PCR una tecnica estremamente utile nella diagnostica. La PCR può essere anche utilizzata
per amplificare l’RNA se è prima convertito in cDNA a singolo filamento utilizzando l’enzima
trascrittasi inversa. Questa procedura è chiamata PCR a trascrittasi-inversa (RT-PCR). La più
importante applicazione della RT-PCR è l’analisi dei livelli di espressione del gene.
Funzionalita’ del genoma
Fino a tempi relativamente recenti, gli studi sulla funzione dei geni erano effettuati su piccola
scala e in un contesto limitato. Per esempio, in un’unica volta veniva studiato un singolo gene o
percorso. Con i significativi progressi ottenuti nella ricerca e nella strumentazione, il metodo
per lo studio della funzione genica si è evoluto rapidamente in quella che è chiamata
genomica funzionale. Si tratta della disciplina che ha l’obiettivo di ottenere un’immagine
globale della funzione del genoma, inclusi i profili di espressione a livello dell’mRNA e a livello
proteico. La genomica funzionale richiede conoscenze di genomica strutturale, di ordinamento
(mapping) e di sequenziamento dei geni. Comprendere come funzionano i geni richiede inoltre
l’analisi della struttura tridimensionale delle proteine per le quali i geni codificano. (Figura 5.8.)
Gene Proteina
Funzione
Figura 5.8. Per comprendere la funzione del gene.
Struttura
L’obiettivo principale della genomica funzionale è portare nuove tecnologie a supporto dello
studio dell’espressione genica su larga scala e con grande volume di dati. Ciò dovrebbe
fornire ai biologi una comprensione nuova, vasta ed olistica di sistemi complessi, e diminuire la
distanza esistente tra sequenza e funzione. I dati sulla sequenza del DNA si stanno
accumulando a velocita’ fenomenale con l’obiettivo di fornire un’accurata sequenza completa
del genoma umano entro il 2002.
Come discusso nel Modulo 7 ci si aspetta che la proteonimica segua la genomica funzionale. Il
termine proteoma si riferisce al set completo di proteine espresse dal genoma e poi modificate.
Studiando le proteine su scala globale, i biologi sperano di scoprire di più sulle cause
fondamentali di molti disturbi e sulle potenziali terapie che non decifrando le coppie di basi dei
geni.

Il Progetto Genoma Umano
Il Progetto Genoma Umano (HGP, già HuGO) è uno studio internazionale della durata di 13
anni cominciato nel 1990 con lo scopo di identificare tutti i geni umani. Una meta primaria
dell’HGP è di fare una serie di diagrammi ordinati (mappe) di ogni cromosoma umano a
risoluzione sempre più fine. Il primo stadio del progetto è completato e il prossimo passo,
quello di determinare la sequenza di basi di ognuno dei frammenti di DNA ordinati, è
attualmente in corso. Tuttavia, basandosi sulla bozza di lavoro relativa alla sequenza di basi, è
gia noto che il genoma contiene 30.000-35.000 geni. Questo sforzo costituirà una vastissima
fonte di informazioni per lo sviluppo di strumenti da utilizzare nello studio della biologia
umana e nella medicina. Studi paralleli sono stati effettuati su organismi modello come il
batterio E. coli selezionati per fornire le informazioni comparative necessarie per capire il
funzionamento del genoma umano. Questo processo è detto genomica comparativa.
Ci si attende che le informazioni generate dall’HGP costituiscano la base essenziale della
scienza biomedica del 21esimo secolo e saranno di immenso beneficio per la medicina.
Poiche’ gestire questa grande massa di dati comporta l’uso estensivo del computer, lo sviluppo
di un database è il focus principale dell’ HGP.
Bioinformatica
Bioinformatica è il nome dato al processo usato per trattare ed interpretare dati sui geni e le
proteine, come quelli che emergono dall’HGP. Con il sequenziamento di una grande quantità
di genomi, è diventato chiaro che decifrare le informazioni in queste sequenze è una sfida
enorme.
I recenti progressi della genomica hanno fornito l’opportunità di estendere la gamma di
potenziali farmaci antitumorali. La farmacogenomica utilizza tecniche genetiche su larga scala
per lo sviluppo di farmaci. Diversi metodi vengono usati nella ricerca sul genoma umano allo
scopo di identificare le relazioni esistenti tra modificazioni genetiche e farmaci efficaci e sicuri.
Ci si aspetta che questo approccio porti alla scoperta di nuovi bersagli terapeutici per la
terapia biologica del cancro.
Sommario: le applicazioni di queste conoscenze
La conoscenza dei meccanismi di funzionamento e di integrazione tra le differenti molecole in
una cellula rende possibile lo sviluppo di terapie per la cura delle malattie e di tutte le
condizioni in cui i processi cellulari sono malfunzionanti. Un gran numero di importanti
progressi tecnologici ha reso possibile lo sviluppo di terapie biologiche antitumorali. Tra
queste, una strategia chiamata tecnica del DNA ricombinante ha rivoluzionato il modo in cui i
ricercatori studiano le cellule e i loro processi biologici. La tecnica del DNA ricombinante
comprende un set di tecniche che rende possibile lo studio e, molto importante, la
manipolazione della struttura e della funzione del DNA cellulare. La clonazione genetica è la
pietra angolare di questa tecnologia. Questo processo utilizza un vettore per amplificare il
DNA bersaglio all’interno di cellule ospiti quali batteri, virus o lieviti. Plasmidi e virus sono
vettori comuni. In seguito all’introduzione all’interno di cellule ospiti adatte, i frammenti di DNA
possono essere riprodotti insieme con il DNA della cellula ospite. L’ingegneria genetica
comporta la clonazione del gene per la proteina di interesse e il suo inserimento all’interno di
una speciale porzione di DNA ad alta replicazione chiamata vettore di espressione, che
produce una grande quantità di una proteina o ogni altra molecola. Questo approccio è utile
per la produzione di nuove proteine come gli anticorpi monoclonali umanizzati.
5
Bioinformatica è il
nome dato al
processo usato per
trattare ed
interpretare dati
sui geni e le
proteine, come
quelli che
emergono
dall’HGP.
. . . una strategia
chiamata tecnica
del DNA
ricombinante ha
rivoluzionato il
modo in cui i
ricercatori
studiano le cellule
e i loro processi
biologici.
5.17

5
L’interesse
pubblico nei
progressi della
genetica, associato
all’esplosione di
informazioni
fornite dall’HGP,
porra’ il medico e
gli infermieri in un
ruolo centrale per
comunicare queste
scoperte ai
pazienti.
5.18
Le cellule possono essere cresciute e manipolate in un ambiente artificiale grazie ad una
tecnica chiamata coltura cellulare. Il DNA ricombinante può essere introdotto all’interno delle
cellule con un processo chiamato transfezione. Ciò consente la produzione in grande quantità
di una particolare molecola.
Anche i test diagnostici delle modificazioni genetiche che causano i tumori hanno registrato
significativi progressi tecnologici. Diversi approcci sono disponibili per esaminare le
aberrazioni geniche o proteiche utilizzando tessuti tumorali o siero. Un patologo impiega un
gran numero di tecniche specializzate per testare i fattori associati al cancro. Questi test
diagnostici comportano tipicamente l’analisi del gene di interesse (DNA o RNA) o della
proteina prodotta dal DNA. Per esempio, nel caso dell’HER2, è possibile esaminare sia il
numero di copie del gene HER2 (amplificazione) sia la sovraproduzione della proteina HER2
(sovraespressione). I principali tipi di test correntemente usati sono l’IHC e il FISH. La PCR è un
altro utile strumento diagnostico.
Grazie ai significativi progressi nella ricerca e nella strumentazione, il metodo di studio della
funzione genica si è rapidamente evoluto in quella che è chiamata genomica funzionale. Si
tratta dello studio che consente di ottenere una visione d’insieme della funzione del genoma,
che include i profili di espressione a livello dell’mRNA e a livello proteico. La genomica
funzionale richiede conoscenze di genomica strutturale, di ordinamento (mapping) e di
sequenziamento dei geni. La genomica funzionale ha l’obiettivo di fornire nuove tecnologie per
portare avanti lo studio dell’espressione genica su larga scala e con grande volume di dati.
L’HGP è un progetto internazionale che ha il fine ultimo di scoprire tutti i geni della sequenza
del DNA e di sviluppare strumenti per utilizzare queste informazioni nello studio della biologia
umana e della medicina. Il Progetto sta generando una grandissima quantità di dati.
Bioinformatica è il nome dato al procedimento utilizzato per elaborare e interpretare i dati su
geni e proteine, come quelli che emergono dall’HPG.
Le ricerche nel campo della biologia molecolare e della genetica sono sempre più importanti
per la diagnosi e la terapia delle malattie umane. Affiche’ i pazienti possano trarre beneficio
delle conoscenze che queste tecnologie forniscono è importante che coloro che li curano
includano la medicina genetica nella pratica clinica, più di ogni altro aspetto della medicina. Il
rapido progresso nello sviluppo di terapie biologiche, che è un diretto risultato della nostra
accresciuta comprensione della biologia molecolare, sia delle cellule normali che di quelle
tumorali, significa che la cura del paziente con l’utilizzo di queste terapie diventera’ sempre
più importante. L’interesse pubblico nei progressi della genetica, associato all’esplosione di
informazioni fornite dall’HGP, porra’ il medico e gli infermieri in un ruolo centrale per
comunicare queste scoperte ai pazienti.

Questionario di auto valutazione
1. Per l’analisi e la manipolazione del DNA vengono utilizzati enzimi e tecniche differenti.
Scegli dall’elenco qui riportato l’enzima o la tecnica più appropriata per le attività elencate
di seguito:
Sequenziamento del DNA Gel elettroforesi
Ligasi Ibridizzazione dell’acido nucleico
Polimerasi
Trascrittasi inversa
Enzima di restrizione
Sintetizza il DNA
………………………………………………………………………………….............................
Forma il DNA complementare (cDNA) dall’RNA messaggero (mRNA)
.…………………………………………………………………………………............................
Taglia o scinde il DNA in frammenti per l’analisi
.…………………………………………………………………………………............................
Unisce frammenti di DNA
………………………………………………………………………………….............................
Separa frammenti di DNA in base alla loro dimensione
………………………………………………………………………………….............................
Stabilisce l’esatta sequenza delle coppie di basi in un frammento di DNA
………………………………………………………………………………….............................
Consente la precisa localizzazione di DNA o RNA con l’utilizzo di una sonda
………………………………………………………………………………….............................
2. La clonazione genica ha un ruolo centrale tra le molte tecniche utilizzate per analizzare e
comprendere i geni e le loro funzioni. Descrivi a grandi linee le fasi essenziali della
clonazione del DNA.
3. In alcuni casi, molti frammenti di DNA vengono clonati nello stesso momento per formare
una libreria di cloni. Come può essere identificato il clone contenente il frammento di DNA
di interesse inserito?
4. La possibilita’ di produrre ogni proteina in grandi quantità è il maggior vantaggio offerto
dall’ingegneria genetica. Delinea alcune delle implicazioni terapeutiche dell’ingegneria
genetica, in particolare in relazione alla cura del cancro.
Gene Proteina
Funzione
5. Di seguito è riportato un diagramma schematico degli obiettivi della genomica funzionale.
Descivi a parole cosa rappresenta il diagramma e indica quali ruoli potrebbero giocare in
questo processo il Progetto Genoma Umano e la bioinformatica.
Le risposte a queste domande sono a pagina 8.8
Struttura
5
5.19

Introduzione
Modulo 6. Spiegazione delle terapie biologiche
I moduli precedenti hanno fornito le conoscenze relative alle fasi di sviluppo del tumore e alla
reazione del sistema immunitario alle sollecitazioni. Sono anche stati descritti i progressi
tecnologici che hanno consentito a queste conoscenze di essere sfruttate ai fini della ricerca.
Sono i progressi che hanno portato al riconoscimento che gli approcci biologici hanno grandi
potenzialita’ terapeutiche. Questo modulo tratta dei diversi tipi di agenti biologici che sono
stati studiati quali terapie antitumorali. Questi includono:
● Citochine
● anticorpi
● terapia genica
● vaccini.
Sono considerati in dettaglio alcuni agenti biologici rappresentativi (fattore di stimolazione
delle colonie granulocitarie [G-CSF, filgrastim], interleuchina-2 ricombinante [IL-2] e Herceptin ® ).
Questi agenti sono utilizzati per illustrare le differenze tra agenti non specifici che sono stati a
lungo utilizzati come supporto alle terapie antitumorali, per es. filgrastim, e agenti specifici per
un particolare tipo di tumore che stanno rivoluzionando la cura del cancro, per es. Herceptin ® .
6
6.1

6
6.2
Questionario di auto valutazione
1. Indica due motivi per cui si stanno sviluppando e utilizzando approcci biologici per la cura
del cancro, specificando i loro vantaggi potenziali rispetto alle terapie convenzionali.
2. Identifica, nella tavola seguente, quale terapia biologica produce gli effetti da A a G di cui
sotto. Il primo caso, relativo alla terapia con citochine, è già completato per essere di
esempio.
Terapia Effetti
Terapia con citochine A, E, F, G
Terapia anticorpale
Vaccini
Terapia genica
Terapia cellulare
A. Uccide le cellule tumorali
B. Interrompe o controlla il processo che permette la crescita tumorale
C. Altera i modelli di crescita delle cellule tumorali
D. Blocca i processi che portano alla formazione di cellule tumorali a partire da cellule
normali
E. Intensifica la capacità dell’organismo di riparare o sostituire le cellule normali
danneggiate o distrutte da chemioterapia o da radiazioni
F. Aumenta la suscettibilita’ alla distruzione delle cellule tumorali da parte del sistema
immunitario
G. Aumenta l’attività delle cellule T, delle cellule natural killer e dei macrofagi,
promuovendo l’uccisione delle cellule tumorali.
3. Spiega la differenza tra terapia biologica non mirata e terapia biologica mirata e discuti i
vantaggi della specificita’ di bersaglio.
4. Le citochine sono responsabili della normalita’ funzionale di diversi processi fisiologici che
sono il risultato o una componente delle reazioni immunitarie. Definisci cosa sono le
citochine e fornisci quattro esempi dei processi che esse influenzano.
5. Spiega i motivi dell’importanza dell’umanizzazione degli anticorpi per aumentarne il
potenziale terapeutico.
6. Descrivi tre possibili modalita’ attraverso cui gli anticorpi monoclonali esplicano la loro
attività antitumorale.
7. Delinea le fasi dello sviluppo razionale di una terapia biologica, indicando i fattori che
rendono un particolare marker biologico una molecola bersaglio di grande interesse
terapeutico.
Le risposte a queste domande sono a pagina 8.10.

Perché utilizzare le terapie biologiche per la cura del cancro?
Come trattato nel Modulo 1, differenti modalità terapeutiche possono essere efficaci per la cura
del cancro. Tuttavia, si tratta spesso di approcci invasivi, come la chirurgia, o associati ad una
significativa tossicita’, come la chemioterapia e la radioterapia. Inoltre i vantaggi clinici di
queste terapie sembrano ormai essere vicini ai loro limiti. Sono necessarie pertanto nuove
modalità terapeutiche in grado di fornire vantaggi clinici supplementari con tossicita’ minore o
simile. Per questo scopo sono stati studiati una grande varieta’ di composti, tra cui sostanze
derivate da piante ed animali che hanno dato origine a farmaci quali il paclitaxel (derivato
dall’albero del tasso). Ma le terapie biologiche sono particolarmente interessanti perché:
● i meccanismi di difesa naturali dell’organismo producono risposte specifiche di fronte a
stimoli specifici, per es. la risposta anticorpale allo stimolo antigenico
● utilizzando terapie basate su molecole già esistenti nell’organismo si superano i problemi
legati alla reazione ad entità estranee.
Le terapie biologiche sono state il soggetto di ricerche intensive negli ultimi 20 anni. Il risultato
è stato lo sviluppo di una gamma di approcci, alcuni dei quali già disponibili per l’utilizzo
clinico.
Tipi di terapie biologiche
Il termine “terapia biologica” è utilizzato per descrivere una vasta gamma di composti:
citochine e anticorpi; molecole costruite grazie all’ingegneria genetica; e componenti cellulari
del sistema immunitario. Tutti sfruttano l’abilita’ del sistema immunitario di colpire specifici
processi cellulari, ma formano un diverso gruppo di strategie terapeutiche che può essere
classificato come:
● terapie con citochine
● terapie anticorpali
● vaccini
● terapia genica
● terapia cellulare.
L’obiettivo di molte terapie biologiche è quello di promuovere la capacità del paziente stesso di
distruggere le cellule tumorali, come discusso nel Modulo 4. Sostanze prodotte dall’organismo
o in un laboratorio sono usate per stimolare, dirigere o reintegrare le naturali difese
dell’organismo contro le malattie. Altri agenti biologici sono composti basati su molecole
prodotte naturalmente dall’organismo quali gli anticorpi. Questi agenti possono essere
appositamente adattati per avere come bersaglio specifiche anormalita’ delle cellule tumorali,
alterare o eliminare le loro funzioni e minare la sopravvivenza cellulare. Queste terapie sono
anche conosciute come immunoterapie.
Le terapie biologiche possono essere usate per:
● uccidere le cellule tumorali
● interrompere o controllare il processo che permette la crescita tumorale
● alterare i modelli di crescita delle cellule tumorali
● bloccare i processi che portano alla formazione di cellule tumorali a partire da cellule
normali
6
Sono necessarie
nuove modalità
terapeutiche in
grado di fornire
vantaggi clinici
supplementari con
tossicita’ minore o
simile.
Questi agenti
possono essere
appositamente
adattati per avere
come bersaglio
specifiche
anormalita’ delle
cellule tumorali,
alterare o
eliminare le loro
funzioni e minare
la sopravvivenza
cellulare.
6.3

6
. . . le citochine
sono responsabili
della normale
funzionalita’ di
diversi processi
fisiologici che sono
il risultato o una
componente delle
reazioni
immunitarie . . .
Molte citochine
sono utilizzate
come terapia di
supporto per
diminuire la
severita’ o
l’incidenza della
tossicita’ correlata
a chemioterapia e
permettono la
somministrazione
della
chemioterapia a
dosi ottimali . . .
6.4
● intensificare la capacità del corpo di riparare o sostituire le cellule normali danneggiate o
distrutte da chemioterapia o radiazioni
● prevenire la diffusione delle cellule tumorali
● aumentare la suscettibilita’ alla distruzione delle cellule tumorali da parte del sistema
immunitario
● aumentare l’attività delle cellule T, delle cellule natural killer e dei macrogafi, promuovendo
l’uccisione delle cellule tumorali.
Le diverse classi di terapie biologiche sono descritte in dettaglio di seguito..
La terapia con citochine
Le citochine sono proteine che, sintetizzate e rilasciate da una cellula, interagiscono coi
recettori di altre cellule, generalmente per regolare la risposta immunitaria. Studi in vitro hanno
dimostrato che le citochine sono responsabili della normale funzionalita’ di diversi processi
fisiologici che sono il risultato o una componente delle reazioni immunitarie, quali:
● febbre
● ematopoiesi
● sviluppo di cellule T e B normali
● generazione di normali livelli di IgE
● suscettibilita’ a contrarre infiammazioni
● chemiotassi, cioe’ l’attrazione di cellule di un certo tipo in un particolare luogo.
Molte ricerche sono focalizzate sulle potenzialita’ cliniche delle citochine a causa del largo
coinvolgimento di questi agenti nella regolazione di processi clinicamente rilevanti. Si tratta di
ricerche che sono state rese possibili dalla tecnologia del DNA ricombinante (vedi il
Modulo 5), che ha consentito la sintesi delle citochine in laboratorio.
Alcune delle citochine che sono state studiate per il loro potenziale terapeutico nella cura del
cancro sono illustrate nella Tavola 6.1. Gli effetti delle diverse citochine elencate nella Tavola
6.1 sono complessi. Esse sono rilasciate da molti tipi di cellule differenti, hanno effetti su molti
processi cellulari e le loro interazioni modificano questi stessi effetti (Figura 6.1).
Gli effetti delle citochine non sono specifici per le cellule o i fattori coinvolti nella risposta a un
particolare stimolo quale un tumore. Tuttavia, il rilascio di citochine è generalmente limitato a
certe sedi, dove esse stimolano una risposta locale. Inoltre, la somministrazione sistemica
produce sia la risposta desiderata sia risposte indesiderate che si manifestano con effetti
collaterali dovuti alla stimolazione e/o all’inibizione non selettiva.
Citochine come terapia di supporto
Molte citochine sono utilizzate come terapia di supporto per diminuire la severita’ o l’incidenza
della tossicita’ correlata a chemioterapia e permettono la somministrazione della chemioterapia
a dosi ottimali in accordo con lo schema terapeutico più efficace. In questa situazione, la
terapia con citochine è utilizzata per stimolare una più rapida guarigione delle popolazioni
cellulari, per es. i neutrofili, danneggiate dagli effetti esercitati dalla chemioterapia su tutte le
cellule a rapida replicazione. Questo effetto è prezioso perché alcuni agenti citotossici, quali i
taxani e la vinorelbina, causano neutropenia (bassa conta dei neutrofili) che rende il paziente
più suscettibile alle infezioni e lo espone a un potenziale pericolo di vita. La neutropenia può
essere combattuta utilizzando farmaci come il filgrastim (G-CSF ricombinante) (vedi il Caso
clinico n.1). Un altro effetto avverso del trattamento con agenti chemioterapici, tra cui il
cisplatino, è l’anemia. Questa può essere trattata efficacemente utilizzando l’eritropoietina

Tavola 6.1. Citochine con utilizzi terapeutici nella cura del cancro.
Citochone Attività Uso nella terapia oncologica
Interleukina-1 (IL-1) Mediatore principale delle Prevenzione della trombocitopenia indotta da
infiammazioni chemioterapia
Attività diretta quando iniettata all’interno del
tumore
Interleukina-2 (IL-2) Induzione della proliferazione Trattamento del melanoma maligno e del
delle cellule T tumore renale
Aumento ex-vivo delle cellule killer e delle
cellule T tumore-infiltranti
Interleukina-4 (IL-4) Attivatore della crescita delle Possibili effetti antitumorali diretti attraverso
cellule B apoptosi
Studiata come terapia genica per i tumori del
sistema nervoso centrale (SNC)
Interleukina-12 (IL-12) Promotore della proliferazione Studiata per l’attività contro il carcinoma
delle cellule T citotossiche e delle renale e il melanoma
cellule natural killer
Interferone α Stimola la funzioni immunitaria Utilizzato per trattare il cancro del rene, il
melanoma, i tumori carcinoidi e alcuni tipi di
linfoma
Fattore granulocita Stimola la produzione di macrofagi Prevenzione delle infezioni associate a
macrofago e colonia- e neutrofili chemioterapia
stimolante (GM-CSF) Permette di aumentare le dosi della
(Sargramostim) chemioterapia
Diminuisce la severita’ delle infezioni in
pazienti neutropenici
Trattamento della neutropenia febbrile
della neutropenia febbrile
Fattore stimolante le Stimola lo sviluppo dei neutrofili Prevenzione delle infezioni associate a
colonie granulocite chemioterapia
Permette di aumentare le dosi della
chemioterapia
Diminuisce la severita’ delle infezioni in
pazienti neutropenici
Trattamento
Trombopoietina Stimola la maturazione dei Dimuisce l’incidenza della trombocitopenia
megacariociti (bassa conta delle piastrine) durante la
chemioterapia
Eritropoietina Stimola la crescita delle cellule Diminuisce la necessità di trasfusioni
progenitrici dei globuli rossi di sangue durante la chemioterapia
(eritropoiesi)
Necrosi tumorale Citotossicità e effetti sulla Utilizzo potenziale per la cura del melanoma
microcircolazione tumorale e del tumore del fegato quando vengono
impiegate tecniche di isolamento dell’area da
trattare
6
6.5

6
Il primo obiettivo
di questi approcci
in cui le citochine
sono utilizzate
come terapia
antitumorale è
quello di stimolare
il sistema
immunitario
dell’organismo ad
uccidere le cellule
tumorali piuttosto
che svolgere un
effetto diretto sulle
cellule tumorali
stesse.
6.6
Differenti classi di cellule T-helperliberano
citochine diverse come
risultato di risposte regolatrici
TH
NK
IL-4
–ve TGF-α
IFN-γ
IFN-γ
IFN-γ
TH
Numerose citochine TH1
influenzano lo sviluppo della
classi di cellule T-helper
IL-12
IL-4
IL-13
IL-10
–ve
Macrofagi
attivati
umana ricombinante (epoetina), una forma della citochina prodotta dal gene umano tranfettato
in colture di cellule di mammifero.
L’epoetina induce la produzione di globuli rossi stimolando la divisione e la differenziazione
dei progenitori orientati nel midollo osseo. Questa terapia di supporto fornisce importanti
benefici per la qualita’ di vita del paziente trattato.
Terapia antitumorale con l’utilizzo di citochine
TH
2
I macrofagi attivati stimolano le cellule B
a liberare immunoglobuline attraverso la
stimolazione di citochine
IFN-γ
Queste citochine, al contrario di quelle impiegate nella terapia di supporto, sono utilizzate
come agenti antitumorali e includono l’interferone-a (IFN-α) e l’IL-2. Questi agenti costituiscono
opzioni di trattamento standard per il tumore avanzato del rene e per il melanoma, ma sono
stati studiati anche per la cura di una gamma di tumori diversi inclusi quelli ematologici.
Il primo obiettivo di questi approcci in cui le citochine sono utilizzate come terapia antitumorale
è quello di stimolare il sistema immunitario dell’organismo ad uccidere le cellule tumorali
piuttosto che svolgere un effetto diretto sulle cellule tumorali stesse. La stimolazione di una
risposta immunitaria antitumorale è possibile perche’ alcuni tumori sono debolmente
immunogenici. Tuttavia, la risposta immunitaria stimolata dal tumore in assenza di terapia con
citochine è limitata e probabilmente insufficiente per avere un qualche effetto una volta che il
tumore si è sviluppato (vedi il Modulo 4). La sostituzione o l’aggiunta di citochine permette
un’intensificazione della risposta immunitaria, risultante nell’attività antitumorale.
Le citochine che hanno ricevuto l’approvazione per l’utilizzo come terapia antitumorale (IFN-α,
IL-2) sono somministrate generalmente per via sottocutanea e hanno il vantaggio di essere
potenzialmente autosomministrabili o somministrabili dal curante o da un parente. In alcuni
casi, è richiesto un periodo iniziale di somministrazione endovenosa (e.v.), che rende
necessaria l’ospedalizzazione.
IL-12
IL-12
IFN-γ
Block B
TH
TH
TH
B
IFN-γ
Macrofagi
lg-che producone
cellule B
Le cellule T-helper vengono stimolate dal
Il-12 rilasciato dai macrofagi per attivare altri
macrofagi
Figura 6.1. Illustrazione della complessita’ degli effetti delle citochine sui processi cellulari utilizzando
l’esempio di un macrofago attivato e di cellule T helper (Th). Ciò rappresenta solo in piccola misura i
possibili effetti delle citochine sul sistema immunitario.

Somministrati per via sottocutanea, gli interferoni sono utili per il trattamento del tumore del
rene, del melanoma e dei tumori carcinoidi, e le interleuchine possono essere utilizzate per il
trattamento del tumore del rene e del melanoma (per ulteriori informazioni sulle interleuchine,
vedi più oltre: “IL-2 ricombiante: un agente biologico non mirato con attività antitumorale”). È
noto che il trattamento con IFN-α produce tassi di risposta del 10–20% in pazienti con
carcinoma avanzato del rene, il più comune tumore che colpisce il rene. Questo dato può
essere positivamente comparato con tassi non superiori al 10% ottenuti utilizzando la
chemioterapia e la terapia ormonale. Tuttavia, la sopravvivenza a lungo termine è rara
(approssimativamente il 10% dei pazienti sopravvive per 3 anni o più) e la tossicita’ è
significativa con il regime ad alte dosi di interferone-a regime (da 9 a 10x106U/die tre volte a
settimana) necessario per produrre queste risposte. È da notare che la somiglianza tra i risultati
dell’utilizzo dell’IFN-α come monoterapia e in combinazione con chemioterapia come la
vinblastina significa che la terapia combinata non è indicata. Recentemente, è stato dimostrato
che i benefici del trattamento con IFN-α sono dipendenti da fattori di rischio quali lo stato di
performance, la storia clinica di nefrectomia e la biochimica sierica, con circa il 30% dei
pazienti senza fattori di rischio che sopravvive per 3 anni.
Il risultato della terapia con IFN-α è migliore nel melanoma ad alto rischio, con periodo libero
da ricadute e sopravvivenza totale a 5 anni approssimativamente del 40% e del 45%
rispettivamente. Per contro, sono richieste alte dosi di IFN-α (20MU/m2 /die e.v., 5 volte a
settimana per 4 settimane, seguiti da 10 MU/m2 /s.c. tre volte a settimana per 11 mesi) e la
tossicita’ è significativa (granulocitopenia severa in più del 45% dei pazienti, tossicita’ epatica
severa nel 30%, astenia severa nel 25%). Studi relativi all’atteggiamento dei pazienti affetti da
melanoma nei confronti della tossicita’ indicano che anche effetti collaterali significativi sono
considerati più accettabili della recidiva di malattia. Tuttavia, la tossicita’ è il fattore che ha
ostacolato l’introduzione dell’IFN-α come terapia adiuvante e ha guidato molti studi volti ad
esaminare l’efficacia dei regimi a basse dosi.
Come indicato sopra, la somministrazione di citochine come l’IFN-α e l’IL-2 è associata con una
gamma di effetti collaterali. Ciò avviene a causa degli effetti diretti e indiretti delle citochine
sulle funzioni immunitarie oltre che a causa dell’effetto specifico voluto dalla terapia. Inoltre, è
stato studiato l’utilizzo di tecniche che limitano l’azione delle citochine ad un organo o tessuto:
l’iniezione diretta all’interno dei tumori; l’utilizzo in siti immuno-privilegiati quali il sistema
nervoso centrale (SNC); e l’uso di tecniche particolari per isolare il tumore da trattare. Tuttavia,
studi intensivi non sono riusciti finora ad identificare approcci alternativi, meno tossici della
terapia con citochine, ma che abbiano la stessa diretta efficacia antitumorale della terapia
sistemica ad alte dosi.
Riassumendo, la terapia con citochine è quella meglio sperimentata tra i vari approcci alla
terapia biologica del cancro. Il suo impiego come terapia di supporto è largamente e
generalmente ben tollerato, e certe citochine hanno un importante ruolo antitumorale nella
gestione del tumore del rene e del melanoma.
Terapie anticorpali
Gli anticorpi costituiscono una importante componente del sistema immunitario che si è evoluta
per il riconoscimento degli antigeni. Letteralmente milioni di anticorpi, ognuno dei quali in
grado di riconoscere uno specifico antigene, possono essere prodotti dalle cellule B del sistema
immunitario umano. Il riconoscimento dell’antigene da parte dell’anticorpo che ha uno
specifico sito di legame per quel determinato antigene induce il legame e stimola una varieta’
di risposte che comprendono:
● attivazione di altre componenti del sistema immunitario
6
È noto che il
trattamento con
IFN-a produce
tassi di risposta del
10–20% in
pazienti con
carcinoma
avanzato del
rene . . .
Letteralmente
milioni di
anticorpi, ognuno
dei quali in grado
di riconoscere uno
specifico antigene,
possono essere
prodotti dalle
cellule B del
sistema
immunitario
umano.
6.7

6
Rimpiazzando le
sequenze strutturali
di un anticorpo
monoclonale
murino con
sequenze umane,
è possibile
produrre anticorpi
monoclonali che
sono almeno per
il 90% umani e
non stimolano
reazioni di
neutralizzazione
. . .
6.8
● induzione della fagocitosi, il processo per mezzo del quale il materiale estraneo viene
ingerito e distrutto
● stimolazione dell’immunita’ cellulo-mediata.
Sviluppo di anticorpi monoclonali per uso terapeutico
La capacità di utilizzare clinicamente gli anticorpi deriva dallo sviluppo della tecnologia degli
ibridomi con cui vengono sviluppati da una singola cellula B di topo cloni cellulari che
secernono un solo tipo di anticorpo. Questo processo è trattato in maggior dettaglio nel
Modulo 5. Le applicazioni degli anticorpi monoclonali includono:
● ricerca della patogenesi della malattia
● diagnosi
● prognosi
● predizione della risposta terapeutica
● terapia del cancro.
L’utilizzo di anticorpi monoclonali per la cura del cancro richiedeva un progresso tecnologico
ulteriore rispetto a quello richiesto per lo sviluppo degli anticorpi monoclonali. Gli anticorpi
monoclonali di topo sono riconosciuti come estranei dal sistema immunitario umano. Ciò
significa che essi stimolano una risposta immunitaria e vengono rapidamente neutralizzati e/o
distrutti. Pertanto, per renderli clinicamente efficaci, occorre trovare un mezzo per prevenire
questa risposta. La tecnologia del DNA ricombinante ha fornito la soluzione. Gli anticorpi
comprendono sia sequenze strutturali sia di riconoscimento dell’antigene (vedi il Modulo 4). Le
sequenze strutturali formano la maggior parte dell’anticorpo e sono simili in tutti gli anticorpi di
una data specie animale, mentre le sequenze di riconoscimento dell’antigene differiscono a
seconda dell’antigene riconosciuto. Rimpiazzando le sequenze strutturali di un anticorpo
monoclonale murino con sequenze umane, è possibile produrre anticorpi monoclonali che sono
almeno per il 90% umani e non stimolano le reazioni di neutralizzazione che si verificano in
risposta agli anticorpi monoclonali murini (Figura 6.2.).
Anticorpo chimerico
(e.g. MabThera ®
a)
)
b)
Murine
V L
Umano
C L
V H
C H
CDRs innestato
(e.g. Herceptin ®
)
Murine CDRs
Struttura
umana
Figura 6.2. Due metodi per il superamento della risposta immunitaria agli anticorpi monoclonali: a)
creazione di un anticorpo chimerico congiungendo sequenze variabili murine e sequenze umane
costanti (approssimativamente per il 70% umane); b) creazione di un anticorpo umanizzato
rimpiazzando tutte le sequenze murine eccetto quelle per il riconoscimento dell’antigene (regioni
determinanti la complementarieta’ [CDRs]) con sequenze umane (>90% umane).

Bersagli della terapia con anticorpi monoclonali
È stato studiato un certo numero di bersagli (antigeni) per la terapia con anticorpi monoclonali.
Si tratta generalmente di antigeni che si sono dimostrati specifici per uno o più tipi di tumori e
spesso coinvolgono la sovraproduzione di un recettore. Alcuni di questi bersagli sono descritti
nella Tavola 6.2.
Tavola 6.2. Esempi di bersagli della terapia antitumorale con
anticorpi monoclonali.
Bersaglio Tipo di tumore
Recettore del fattore di crescita-2 Mammela, ovaio, colon-retto
(HER2) epidermale umano
Antigene carcinoembrionico (CEA) Colon-retto
MUC1 Colon-retto, mammela, ovaio
Gangliosidi Melanoma
CD19, CD20, CD22 Linfoma non Hodgkin
CD5 Leucemia-linfocitaria-cronica
linfoma cutaneo a cellule-T
Gli approcci utilizzati per produrre terapie basate su anticorpi diretti a questi bersagli possono
essere raggruppati come segue:
● approcci diretti basati su anticorpi monoclonali (anticorpi “nudi”)
● anticorpi immunoconiugati, che includono immunotossine e anticorpi radio-immunoconiugati
● anticorpi bispecifici.
Anticorpi monoclonali
L’utilizzo di anticorpi monoclonali “nudi” o non coniugati per colpire i tumori e provocare effetti
diretti sulle cellule tumorali è il più semplice degli approcci anticorpo-mediati che sono stati
studiati. L’efficacia di questo tipo di terapia dipende da:
● selezione di un appropriato antigene bersaglio, cioe’ un antigene che è anormalmente
espresso dalle cellule tumorali ma non dalle cellule normali, è presente ad alti livelli sulla
superficie della cellula tumorale, è stabile (non variabile a causa del grado di mutazioni nel
gene) ed è attivo nello sviluppo del tumore e/o nel suo mantenimento
● anticorpo monoclonale, che deve avere un’alta affinita’ per l’antigene bersaglio e non avere
effetti sui tessuti normali
● tipo di tumore, che comprende l’accessibilita’ da parte dell’anticorpo.
Queste caratteristiche assicurano che l’anticorpo monoclonale non colpisca o produca solo
minimi effetti sulle cellule sane, ma sopprima o uccida effettivamente le cellule tumorali. Alti
livelli di espressione antigenica da parte delle cellule tumorali aumentano sia la specificita’ di
bersaglio dell’anticorpo sia la sua l’efficacia, mentre la stabilita’ dell’antigene assicura che il
bersaglio della terapia sia sempre presente. L’alta affinita’ dell’anticorpo monoclonale per il
suo bersaglio migliora anche la specificita’ tumorale.
6
È stato studiato un
certo numero di
bersagli (antigeni)
per la terapia con
anticorpi
monoclonali.
L’utilizzo di
anticorpi
monoclonali
“nudi” o non
coniugati per
colpire i tumori e
provocare effetti
diretti sulle cellule
tumorali è il più
semplice degli
approcci
anticorpo-mediati
che sono stati
studiati.
6.9

6
La terapia con
anticorpi
monoclonali è
diventata una
realta’ clinica
grazie alla
capacità di
produrre anticorpi
chimerici o
umanizzati . . .
6.10
Inizialmente si credeva che l’efficacia della terapia con anticorpi monoclonali fosse dovuta alla
stimolazione di risposte immunitarie che comportano come risultato la morte della cellula
tumorale. Ora invece si ritiene che l’attività antitumorale della terapia basata su anticorpi
monoclonali si esplichi in molti modi, tra cui:
● sottoregolazione del bersaglio, che porta all’alterazione di funzioni, per esempio dei
recettori dei fattori di crescita
● prevenzione dell’attivazione del bersaglio, per esempio dei recettori dei fattori di crescita
● inibizione di percorsi intracellulari controllati dal bersaglio, per esempio segnali di
stimolazione della crescita prodotti da un fattore di crescita che lega il suo recettore
● induzione delle risposte immunitarie
● attività antitumorale diretta per mezzo della morte cellulare programmata (apoptosi), per
esempio attivazione di fattori che inducono l’apoptosi come risultato di feedback da
percorsi stimolatori di crescita intracellulari.
La terapia con anticorpi monoclonali è diventata una realta’ clinica grazie alla capacità di
produrre anticorpi chimerici o umanizzati che mantengono la specificita’ antigenica
dell’anticorpo originale murino ma che non sono neutralizzati dalla risposta immunitaria alla
proteina estranea. Questo approccio si è dimostrato efficace nei trials clinici, e attualmente
sono disponibili due agenti per l’uso clinico di routine:
● MabThera ® , anticorpo chimerico anti-CD20 che produce risposte in approssimativamente il
50% dei pazienti affetti da linfoma di Hodgkin ed è ben tollerato
● Herceptin ® , anticorpo monoclonale umanizzato anti HER2 che si è dimostrato in grado di
produrre un incremento della durata totale della sopravvivenza in donne con tumore della
mammella metastatico con HER2 positivo (vedi le considerazioni dettagliate più oltre in
questo modulo) (Figura 6.3).
Entrambi questi anticorpi monoclonali hanno come bersaglio gli antigeni espressi ad alti livelli
dalle cellule tumorali. Il CD20 è espresso da quasi tutte le cellule B dei linfomi, ma non dalle
cellule staminali, dai primi precursori delle cellule B o da organi critici. Questa specificita’ di
espressione unita alla sua localizzazione sulla membrana cellulare e all’assenza dal siero lo
rendono un bersaglio ideale per la terapia con anticorpi monoclonali.
Figura 6.3. Struttura rappresentativa di anticorpo monoclonale umanizzato (le sequenze murine sono
mostrate in giallo).

Sebbene espresso dalla grande maggioranza delle cellule epiteliali, l’HER2 è anche espresso
ad alti livelli da approssimativamente il 20% dei tumori della mammella e da una parte di altri
tumori, ed ha un ruolo dimostrato nell’oncogenesi del tumore della mammella. Tutte queste
caratteristiche lo rendono un bersaglio ideale per la terapia con anticorpi monoclonali.
Gli effetti collaterali della terapia con anticorpi monoclonali tendono ad essere correlati alla
somministrazione per via endovenosa e si verificano alla prima somministrazione. Più
comunemente, il paziente sperimenta febbre e brividi (osservati in più del 40% dei pazienti),
con occasionale rigor. Tuttavia, questi sintomi possono essere gestititi con un’appropriata
terapia sintomatica e la riduzione della velocita’ di infusione.
Anticorpi immunoconiugati
Il termine immunoconiugati è usato in riferimento ad anticorpi monoclonali accoppiati a tossine
o a radionuclidi per formare, rispettivamente, immunotossine o radioimmunoconiugati (Figura
6.4). Entrambi questi approcci hanno l’obiettivo di distribuire una molecola che ha affetto
citotossico diretto specificamente alle cellule tumorali.
Antigene
tumorale
Milza Cellule B
immortali
P P
Figura 6.4. Produzione di anticorpi immunoconiugati.
Immunizzazione con antigene
tumorale
Rimozione di cellule spleniche
e fusione con cellule B
immortali a formare ibridomi
Formazione di colonie da
singole cellule di ibridoma
Selezione del clone
per produrre anticorpi
avversi
Anticorpi monoclonali
Coniugazione con un
radionuclide o una tossina
6
Gli effetti
collaterali della
terapia con
anticorpi
monoclonali
tendono ad essere
correlati alla
somministrazione
per via
endovenosa e si
verificano alla
prima
somministrazione.
6.11

6
Sia
l’internalizzazione
che l’attività
citotossica sono
funzioni
intrinseche delle
tossine utilizzate
nell’immunoterapia
6.12
Le tossine da utilizzare nelle immunotossine devono essere citotossine, in grado cioe’ di indurre
morte cellulare, che riconoscono un bersaglio cellulare ed esplicano la loro attività solo dopo
essere state portate all’interno della cellula (internalizzate). Queste caratteristiche fanno si’ che
la tossina provochi la morte solo delle cellule che esprimono il bersaglio e non delle cellule che
non internalizzano la tossina (Figura 6.5).
Tossina
Tossina
Le più comuni tossine di questo tipo sono di origine batterica o vegetale, tra cui il ricino o la
sottounita’ A del ricino (vegetale), e l’esotossina dello pseudomonas e la tossina difterica
(batterica). La coniugazione di queste tossine agli anticorpi può essere ottenuta sia
chimicamente sia rimpiazzando le sequenze di legame della tossina con la porzione per il
riconoscimento dell’antigene dell’anticorpo monoclonale. Quest’ultima è la tecnica che viene
preferita perché produce un’immunotossina omogenea che è meno immunogenica e più attiva.
Le immunotossine prodotte in questo modo si legano al bersaglio appropriato sulle cellule
tumorali, sono internalizzate e solo dopo esprimono l’attività citotossica attraverso effetti sul
metabolismo cellulare. Sia l’internalizzazione che l’attività citotossica sono funzioni intrinseche
delle tossine utilizzate nell’immunoterapia.
Gli antigeni tumore-correlati che sono stati colpiti specificamente con l’utilizzo di immunotossine
comprendono:
● CD5 nella “graft-versus-host disease” e nella leucemia linfocitica cronica
● recettore IL-2 nelle malattie ematologiche
● CD22 nel linfoma a cellule B e nella leucemia
● antigene Lewis Y nel tumore del colon-retto, della mammella e altri
● HER2 nel tumore della mammella
Recettore
● CD56 nel tumore del polmone non a piccole cellule.
Ab
Inibizione della
sintesi proteica
Morte cellulare
Tossina
Tossina
L’immunotossina si
lega al recettore sulla
superficie cellulare
Internalizzazione
L’anticorpo è separato
dalla tossina
La tossina è trasportata
all’interno della cellula
e inibisce la sintesi
proteica
Assenza di sintesi
proteica con risultato
di morte cellulare
Figura 6.5. Meccanismo di uccisione cellulare da parte dell’immunotossina.

I primi studi clinici sulle immunotossine hanno prodotto tassi di risposta, cioe’ riduzione ed
eliminazione della massa tumorale, di più del 40%, sebbene tassi del 15-25% siano più
comuni. Tuttavia, studi preclinici indicavano che i tassi di efficacia avrebbero potuto essere più
alti. Questa discrepanza è probabilmente dovuta in parte alla mancanza di penetrazione delle
grandi masse tumorali, perché le immunotossine sono grandi molecole con limiti di movimento,
e mancano di specificita’ tumorale. Si noti che l’incidenza della tossicita’ immunotossinacorrelata
e’ relativamente alta, circa il 60-70% dei pazienti sperimentano effetti avversi severi.
La sindrome della permeabilita’ vasale, che comporta edema generalizzato e una gamma di
effetti collaterali quali ipotensione e l’effusione pleurica, è il problema principale. Fino ad oggi,
la tossicita’ ha ostacolato sviluppi clinici avanzati di questo approccio terapeutico. Per
esempio, l’immunotossina Erb-38, che include un anticorpo monoclonale anti HER2 e
l’esotossina di pseudomonas, ha causato tossicita’ epatica quando utilizzata per trattare la
sovrespressione dell’HER2 nei tumori della mammella.
Gli anticorpi radio-immunoconiugati rappresentano un interessante approccio terapeutico
perché è noto che le radiazioni sono in grado di uccidere effettivamente le cellule. Infatti una
delle sfide maggiori della radioterapia è assicurarsi che il tumore riceva dosi di radiazioni
citotossiche pur risparmiando il tessuto sano. L’uso di anticorpi radioimmuno-coniugati è stato
sviluppato proprio come mezzo per focalizzare la somministrazione di radiazioni ai tumori.
Per la produzione di radio-immunoconiugati sono disponibili due radio-isotopi: beta emettitori
come lo iodio-131 e l’ittrio-90; e alfa emettitori come l’astatina-211 e l’actinio-225. I beta
emettitori producono radiazioni di bassa intensita’ su distanze relativamente lunghe, e ciò
significa che essi hanno effetti potenzialmente avversi sui tessuti sani circostanti. Inoltre, il loro
uso è limitato alle situazioni in cui è possibile il trapianto di midollo o dove vi è un alto peso
tumorale. Per contro, gli alfa emettitori producono alte dosi di radiazioni a breve distanza.
Quindi, la loro citotossicita’ è più selettiva di quella dei beta emettitori.
Le applicazioni cliniche dei radio-immunoconiugati sono focalizzate sulle malattie
ematologiche. Gli anticorpi monoclonali coniugati a beta emettitori anti-CD 20 sono stati
largamente studiati per il trattamento del linfoma a cellule B. Sia i regimi ad alte dosi, che
comportano il trapianto autologo di midollo osseo, sia i regimi a dosi più basse, hanno
efficacia provata, con risposte tumorali complete nel 50% dei pazienti. Sono vicini al
completamento trials di grande importanza dedicati agli anticorpi radio-immunoconiugati
marcati con iodio-131 e ittrio-90 anti-CD20. Studi sull’applicazione dei radio-immunoconiugati
al trattamento dei tumori solidi hanno mostrato un minor successo a causa della significativa
tossicita’ e della limitata efficacia.
Anticorpi bispecifici
Normalmente, gli anticorpi hanno due siti di legame per lo stesso antigene. Gli anticorpi
bispecifici sono nati dalla possibilita’ di utilizzare l’ingegneria genetica per progettare
anticorpi con siti di legame per due differenti antigeni. I siti di legame degli anticorpi bispecifici
sono specifici per l’antigene tumore-associato e per un auto-antigene su una cellula effettrice del
sistema immunitario come le cellule T, le cellule natural killer, monociti e macrofagi. Questo
approccio promuove un contatto diretto delle cellule immuno-effettrici con le cellule maligne. In
aggiunta, il bersaglio della cellula effettrice per l’anticorpo è generalmente un recettore la cui
attivazione attiva la lisi e/o la fagocitosi da parte della cellula effettrice, portando alla morte
cellulare. Inoltre, le cellule effettrici rilasciano citochine che agiscono sulle cellule tumorali vicine
e attraggono cellule effettrici nella sede tumorale.
Un buon esempio di anticorpo bispecifico che è stato testato clinicamente è l’MDX-210, che è
diretto all’HER2 e al recettore delle cellule T. Questo anticorpo ha prodotto risultati
incoraggianti in studi di fase I e di fase II in donne con tumore avanzato della mammella e
dell’ovaio HER2 positivo. Tuttavia, è stato utilizzato un anticorpo murino e nel corso di questi
studi è stata osservata una rapida risposta immunitaria. Questa risposta ha neutralizzato
6
. . . l’incidenza
della tossicita’
immunotossinacorrelata
e’
relativamente alta,
circa il 60-70% dei
pazienti
sperimentano
effetti avversi
severi.
Le applicazioni
cliniche dei radioimmunoconiugati
sono focalizzate
sulle malattie
ematologiche.
I siti di legame
degli anticorpi
bispecifici sono
specifici per
l’antigene tumoreassociato
e per un
auto-antigene su
una cellula
effettrice del
sistema
immunitario come
le cellule T . . .
6.13

6
I vaccini
antitumorali
costituiscono un
tipo di terapia
biologica in cui il
sistema
immunitario è
stimolato a
riconoscere e
distruggere le
cellule tumorali.
I vaccini da cellula
intera e da lisato
sono stati
largamente studiati
in trials clinici.
6.14
l’attività dell’anticorpo bispecifico.L’anticorpo umanizzato equivalente all’MDX-210, chiamato
MDX-H210, è stato studiato per la sua attività nel tumore avanzato della mammella, del rene,
della prostata e tumore del colon-retto. I risultati preliminari di questi studi indicano che nei casi
di tumore avanzato possono essere ottenute occasionali risposte tumorali, sebbene il vantaggio
più comune della terapia finora osservato sia la stabilita’ della malattia in più del 45% dei
pazienti.
Vaccini
I vaccini antitumorali costituiscono un tipo di terapia biologica in cui il sistema immunitario è
stimolato a riconoscere e distruggere le cellule tumorali. A differenza dei vaccini per le malattie
infettive, che sono somministrati come misura preventiva per allertare il sistema immunitario e
renderlo più pronto a rispondere al virus o al batterio specifico, i vaccini antitumorali sono
realizzati per essere somministrati dopo che la malattia sia stata diagnosticata.
I principali bersagli dei vaccini antitumorali sono:
● antigeni tumore-specifici, cioe’ forme mutanti di proteine di cellule normali o proteine
anormalmente espresse
● antigeni di differenziazione, che sono utilizzati per l’immunizzazione antitumorale perché
stimolano la risposta delle cellule T
● antigeni virali. Questo approccio si basa sul fatto che il 15-20% dei tumori sono virus-indotti
e che questi tumori esprimono almeno alcune delle proteine virali sulla superficie cellulare.
Gli esempi comprendono la proteina EBNA-1 del virus Epstein-Barr e gli antigeni core e di
superficie dell’epatite B
● oncogeni come il p53
● antigeni dei carboidrati come gangliosidi e mucine sono espessi ad alti livelli dalle cellule
tumorali ed inducono una potente risposta immunitaria. Il loro ruolo nelle interazioni cellulari
li rende un bersaglio potenzialmente utile.
Le diverse forme di vaccini antitumorali che sono state state studiate sono descritte più sotto.
Lisati di cellula tumorale e cellule intere
I lisati di cellula tumorale (estratti) e le cellule intere, per esempio di tumore della mammella,
leucemia e melanoma, vengono ricavati o da cellule tumorali prelevate al paziente per essere
trattate opportunamente o da cellule tumorali prelevate a pazienti con tumori simili. Sia
l’approccio con lisato di cellule tumorali (estratto) sia quello con cellula intera danno luogo a
risposte a livello delle citochine e delle cellule T che dovrebbero promuovere l’uccisione del
tumore (Figura 6.6). Il secondo approccio è ora il più interessante a causa del complesso
processo relativo allo sviluppo di questi vaccini, che comporta la possibilita’ di ottenere cellule
tumorali nella fase precoce della malattia e identiche cellule clonate per produrre una fonte
consistente di cellule tumorali. Inoltre, la precisa caratterizzazione tumorale è essenziale per
assicurare gli alti livelli di antigeni tumore-associati necessari per stimolare la risposta
immunitaria.
I vaccini da cellula intera e da lisato sono stati largamente studiati in trials clinici. Sebbene i
primi trials abbiano mostrato risposte immunitarie con lieve tossicita’ in pazienti affetti
generalmente da tumori solidi avanzati tra cui melanoma e sarcoma, questi vaccini hanno
prodotto scarsi risultati clinici. Pertanto, i trials successivi hanno esaminato pazienti con minima
malattia residua o senza residuo di malattia dopo intervento chirurgico. Questi trials hanno
mostrato risultati relativi agli approcci con cellula intera e con lisato in casi di leucemia,
melanoma, tumore del rene, della mammella e altri tipi di tumore.

Antigeni
B
IgG IgM
T H
T H
Citochine
T H
Attivita’ anti tumorale
Cellule
tumorali
T
T T
Antigeni trumorali associati
(lisati o a cellula intera)
Captazione della cellula che presenta l’antigene
elaborazione e presentazione in forma
riconoscibile
Stimolazione dei cloni delle cellule immunitarie
compresi gli anticorpi secernenti cellule B
cellule-T-e citochine producenti cellule T helper (T H )
Le citochine derivate dalle cellule T H stimolano
ulteriori risposte attraverso le cellule B e T
Figura 6.6. Meccanismo di induzione di risposte antitumorali per mezzo di vaccini derivati da cellula
intera o lisato. Riprodotta, con licenza, da Principles and Practice of the Biological Therapy of Cancer.
Philadelphia: Lippincott Williams and Wilkins, 2000.
Cellule tumorali modificate
Un approccio largamente utilizzato è la modificazione genetica delle cellule tumorali prima
della somministrazione del vaccino. L’introduzione di un genoma virale all’interno delle cellule
tumorali intensifica la costimolazione delle cellule T, o aumenta l’attrazione delle cellule
presentatrici di antigene stimolando la produzione di citochine e altre molecole, o intensifica la
presentazione dell’antigene alle cellule T (Figura 6.7). I primi studi, che utilizzavano lisati di
cellula tumorale infettati dal virus dell’influenza, hanno mostrato che può essere generata una
risposta immunitaria contro il tumore. Perciò, la manipolazione genica ha riguardato cellule
tumorali ingegnerizzate per contenere geni codificanti per citochine, per esempio interleuchine,
A) B)
Le cellule tumorali si
attivano per produrre
citochine coinvolte
nella stimolazione
dell’APC
APC
T H
IL-3
IL-4
GM-CSF
CTL
L’antigene e’presentato
dall’APC alle cellute T H
e CTLs
Il recettore presentatore
d’antigene è riconosciuto
dalle cellule immunitarie
Cellule
tumorali
Antigene
tumorale
CTL
Le cellule immunitarie sono
direttamente stimolate dalle
cellule tumorali antigene
presentatrici
Figura 6.7 Meccanismi potenziali di attivazione di una cellula T tumore-specifica da parte di cellule
tumorali geneticamente modificate: A) accresciuta produzione di citochine e B) aumentata
presentazione di antigene. APC, cellule presentatrici di antigene; CTL, linfocita T citotossico; T.., cellula
T helper. Riprodotta, con licenza, da Principles and Practice of the Biological Therapy of Cancer.
Philadelphia: Lippincott Williams and Wilkins, 2000.
T H
6
6.15

6
. . . l’isolamento
dei frammenti di
peptide che sono
importanti per
l’immunogenicita’
della proteina è
particolarmente
interessante perché
consente il
superamento di
potenziali
problemi di
tollerabilita’ della
somministrazione
di grandi
proteine . . .
Benche’ importante
nel campo delle
strategie dei
vaccini
antitumorali,
l’utilizzo delle
cellule dendritiche
ha per se stesso
interessanti
possibilita’ nella
terapia cellulare.
6.16
interferoni o fattori a di necrosi tumorale. Sono state osservate risposte in pazienti affetti da
melanoma trattati con vaccini di cellula tumorale IL-2 trasdotti.
Proteine tumore-specifiche
L’utilizzo di proteine tumore-specifiche per indurre una risposta immunitaria è un metodo di
vaccinazione interessante e diretto. Un perfezionamento di questo approccio per mezzo
dell’isolamento dei frammenti di peptide che sono importanti per l’immunogenicita’ della
proteina è particolarmente interessante perché consente il superamento di potenziali problemi
di tollerabilita’ della somministrazione di grandi proteine ed aumenta la specificita’ della
risposta immunitaria. Studi iniziali che utilizzavano peptidi derivati da proteine melanomaassociate,
per esempio MAGE-1 e MART-1, sono stati un insuccesso perché nessuno o pochi
pazienti sono stati immunizzati efficacemente come determinato dalle misurazioni delle risposte
citotossiche del linfocita T. Perciò, sono stati studiati metodi per aumentare l’immunogenicita’
del peptide e l’affinita’ del recettore di legame attraverso mutazione selettiva del peptide.
L’immunizzazione con l’utilizzo di questi peptidi modificati è piu efficace e ha prodotto delle
risposte in pazienti affetti da melanoma.
Altri peptidi che sono stati studiati in trials clinici per la loro potenzialita’ come vaccini
comprendono quelli derivati da HER2, oncogene ras e antigene prostatico-specifico (PSA). I
trattamenti che utilizzano questi peptidi non hanno mostrato di essere efficaci. Parecchi altri
peptidi sono stati proposti come candidati in qualità di vaccini, ma non sono stati studiati per
l’utilizzo clinico.
DNA
I vaccini a DNA sono plasmidi, molecole di DNA nudo che incorporano DNA ricombinante,
che codificano per immunogeni quali l’antigene carcinoembrionico (CEA). La vaccinazione con
DNA ha dei vantaggi rispetto a quella con peptide in termini di stabilita’, immunogenicita’,
sede di espressione immunogena e gamma delle risposte immunitarie elicitate. Gli studi clinici
sui vaccini a DNA sono ad uno stadio ancora molto iniziale per il trattamento del melanoma,
linfoma e tumore del colon.
Il maggior rischio teorico di questo tipo di strategia di vaccinazione è che il DNA ricombinante
possa venire incorporato all’interno del DNA dell’ospite e causare una mutazione. Questo
svantaggio è stato superato valutando l’utilizzo di vaccini a RNA nudo, che non vengono
incorporati all’interno del genoma dell’ospite. Comunque, questi vaccini sono stati esaminati
utilizzando solamente modelli in vitro.
La considerazione principale relativamente a tutti gli approcci di cui sopra è che il vaccino
dovrebbe essere presentato al sistema immunitario in modo da stimolare una risposta specifica,
che può poi essere diretta al tumore stesso. L’immunita’ delle cellule T è l’approccio più efficace
dal punto di vista terapeutico, e richiede cellule presentatrici di antigene chiamate cellule
dendritiche. Le cellule dendritiche catturano, elaborano e presentano gli antigeni ai linfociti T in
modo che possano essere riconosciuti e, una volta attivate, hanno la capacita’ di attivare le
cellule T. Benche’ importante nel campo delle strategie dei vaccini antitumorali, l’utilizzo delle
cellule dendritiche ha per se stesso interessanti possibilita’ nella terapia cellulare.
Un’altra considerazione da tener presente nello sviluppo dei vaccini è la possibilita’ di portare
al massimo livello ogni risposta immunitaria generata. Ciò viene comunemente effettuato
utilizzando adiuvanti immunitari, citochine principalmente, per promuovere e prolungare la
risposta immunitaria. Comunque, sono stati utilizzati anche virus, proteine batteriche e altri
agenti.
Si stanno studiando vaccini antitumorali per il trattamento di molti tipi di tumore, incluso il
melanoma, il linfoma e i tumori del rene, della mammella, dell’ovaio, della prostata, del colon

e del retto. Esiste una considerevole sovrapposizione in termini di manipolazione genetica delle
cellule e del DNA e il risultato ricercato dalla terapia tra le strategie delle terapie antitumorali
che utilizzano vaccini, la terapia genica e la terapia cellulare (vedi più sotto).
Terapia genica
La terapia genica comporta il trasferimento di materiale genetico all’interno del tumore per
curare il tumore stesso. Ciò è interessante perché la maggior parte dei tumori presenta
mutazioni genetiche che sono almeno in parte responsabili della loro natura oncogenica e che
possono inoltre essere corrette dalle tecniche del trasferimento genetico.
Il materiale genetico può essere trasferito all’interno del tumore utilizzando plasmidi e virus
modificati con l’ingegneria genetica. I plasmidi sono costituiti da DNA nudo e possono essere
modificati per contenere il DNA che deve essere trasferito. I plasmidi possono penetrare nelle
cellule e il loro DNA può essere incorporato all’interno del DNA nucleare. Tuttavia, il DNA
plasmidico è suscettibile di degradazione che potenzialmente limita l’efficienza
dell’incorporazione.
I virus sono stati usati per il trasferimento di geni perche’ sono più stabili del DNA nudo o
dell’RNA (Figura 6.8.). Ma sono state prese delle precauzioni perché il vettore virale stesso non
possa causare malattia (alcuni dei virus usati per le tecniche di trasferimento genico virale sono
potenzialmente patogeni per l’uomo). Nonostante le ricerche siano in corso, questo svantaggio
ha limitato l’utilizzo dei sistemi di trasferimento genico virale.
A) Vettori integranti B) Vettori non integranti
Retrovirus
Vaccino virus
Figura 6.8. Meccanismi di trasferimento genico con l’utilizzo di vettori virali.
Adenovirus
Le tecniche di trasferimento genico nella terapia del cancro comprendono:
Plasmidi del DNA
● trasferimento genico all’interno delle cellule tumorali per promuovere l’immunogenicita’ del
tumore e ridurre la tumorogenicita’
● trasferimento genico di DNA tumorale antigene-codificante all’interno di cellule normali per
stimolare risposte immunitarie specifiche per l’antigene
● trasferimento genico con l’obiettivo di modificare le cellule immunitarie e renderle capaci di
mostrare risposte immunitarie antitumorali
● introduzione di geni suicidi che convertono molecole non tossiche in composti tossici che
causano la morte cellulare
6
Il materiale
genetico può
essere trasferito
all’interno del
tumore utilizzando
plasmidi e virus
modificati con
l’ingegneria
genetica.
6.17

6
. . . il trasferimento
di componenti
cellulari del
sistema
immunitario
nell’organismo di
pazienti colpiti da
tumore è un mezzo
potenziale per la
promozione della
funzione
immunitaria
antitumorale
cellulare.
6.18
● sostituzione di geni onco-soppressori difettosi per reintegrarne la funzione
● utilizzo di oligonucleotidi antisenso, cioe’ oligonucleotidi che posseggono sequenze
complementari a quella di mRNA umani noti, per eliminare l’espressione di geni specifici
promotori di accrescimento
● inibizione di oncogeni.
La maggior parte dei trials dedicati alla terapia genica condotti fino ad oggi sono stati studi di
sicurezza di fase 1, per esempio trials iniziali che coinvolgono un numero limitato di pazienti
solitamente affetti da malattia avanzata, per stabilire se un agente è abbastanza ben tollerato
da consentire un trial piu’ allargato. Questi studi hanno rivelato che l’efficienza del
trasferimento genico è scarsa e la durata dell’espressione genica è spesso limitata, e il risultato
di ciò è una scarsa efficacia. Inoltre, anche la distribuzione della terapia genica si è dimostrata
problematica, comportando la scarsa efficacia del trasferimento (per la discussione delle
ricerche mirate al superamento di questo problema, vedi il Modulo 7). Queste sfide devono
essere superate per poter dimostrare l’utilita’ di questa tecnica per la terapia del cancro.
Terapia cellulare
Come sottolineato nel Modulo 4, il sistema immunitario comprende una componente umorale
(anticorpi e complemento) e una componente cellulare. È stato dimostrato che l’immunita’
cellulare è efficace per distruggere le cellule tumorali e per mantenere l’immunita’ antitumorale.
Inoltre, il trasferimento di componenti cellulari del sistema immunitario nell’organismo di
pazienti colpiti da tumore è un mezzo potenziale per la promozione della funzione immunitaria
antitumorale cellulare. Questo tipo di approccio è chiamato trasferimento della cellula adottiva.
In generale, la tecnica del trasferimento della cellula adottiva comporta la raccolta di cellule
immunitarie del paziente e la loro coltura all’esterno del corpo (Figura 6.9). Ciò permette di
Resezione tumorale
Cellule tumorali Linfociti tumorali infiltrati
Manipolazione genica
Cellule tumorali
immunogeniche
manipolate geneticamente
Separazione cellulare
e cultura
Manipolazione/attivazione genica
Linfociti citotossici tumorali
manipolati geneticamente
Figura 6.9. Illustrazione schematica delle fasi di realizzazione del trasferimento di cellula adottiva.

superare potenziali limitazioni del numero di cellule causato dalla soppressione del tumore e
dalla regolazione immunitaria. Inoltre, possono essere selezionate cellule immunitarie
appropriate e le loro caratteristiche esaltate utilizzando composti che potrebbero rivelarsi
tossici se somministrati direttamente ai pazienti. La selezione fornisce una popolazione cellulare
che riconosce gli antigeni di superficie della cellula tumorale, permettendo alla terapia di
essere mirata specificamente contro i tumori. In seguito al processo di selezione e coltura, la
popolazione cellulare accresciuta è utilizzata per la terapia.
Spesso, il trasferimento di cellula adottiva costituisce una terapia passiva mirata alla lisi
tumorale, cioe’ essa non è destinata a stimolare il sistema immunitario. Tuttavia, questo
approccio può essere usato come una strategia di immunizzazione attiva in cui le cellule
immunitarie somministrate sono sottoposte a un processo di amplificazione e reclutano il
sistema immunitario per uccidere le cellule tumorali. Alcuni degli approcci finora studiati basati
su terapia cellulare sono descritti nella Tavola 6.3.
Tavola 6.3. Approcci basati su terapia cellulare per la cura del cancro.
Tipo di cellula Attività/caratteristiche Tumori trattati
Linfociti tumore-infiltranti Infiltra i tumori e causa lisi Melanoma e cancro delle
Le popolazioni cellulari che riconoscono un cellule renali
singolo antigene tumore-associato possono
essere cresciute facilmente
Linfochine attivanti le cellule Lisi delle cellule tumorali ma non delle Melanoma e cancro delle
killer cellule normali cellule renali
Possono essere sviluppate e attivate in vitro
in presenza di citochine
Memoria autologa delle Si presume che siano state esposte Cancro delle cellule renali
cellule T all’antigene tumorale e abbiano potenziale
attività antitumorale
Attivate utilizzando anticorpi monoclonali
contro i recettori CD3 e citochine
Cellule dendritiche Cellule fondamentali presentatrici di antigene Cancro delle cellule renali
per la risposta immunitaria mediata da cellule T e tumore mammario
Possono essere ottenute in vitro dalla
maturazione dei precursori dei monociti sotto
l’influenza dei fattori di stimolazione delle colonie
Cellule staminali Potenziali effetti antitumorali per mezzo della Tumore mammario e cancro
“graft-vs-tumor reaction” delle cellule renali
Richiede immunosoppressione prima della
somministrazione cellulare
Linfociti T specificatamente Cellule linfoblastoidi che esprimono proteine Malattia linfoproliferativa,
citotossici per i virus del virus linfoma e malattia di
Epstein-Barr Hodgkin’s
Alta immunogenicita’
6
6.19

6
I progressi della
terapia biologica
hanno segnato
una svolta nella
realizzazione di
nuovi agenti mirati
contro le cellule
tumorali.
6.20
Questi approcci terapeutici basati su terapia cellulare sono limitati perché richiedono
l’isolamento delle cellule dal ricevente designato. L’utilizzo di cellule ottenute da donatori può
dar luogo a reazioni simili a quelle che si verificano in caso di trapianto di organi e richiede
immunosoppressione.
Studi clinici relativi a questi diversi approcci di terapia cellulare hanno dimostrato che può
essere prodotta attività antitumorale. Comunque, non è ancora noto se i vantaggi in termini di
miglioramento dei risultati e riduzione della tossicita’ siano maggiori di quelli raggiunti con
altre forme di terapia.
Terapie biologiche mirate e terapie biologiche non mirate
Per molti anni la terapia biologica è stata incoraggiata come importante progresso terapeutico.
L’interferone è stato scoperto nel 1957 e utilizzato come terapia antivirale. I fattori di
stimolazione delle colonie come il G-CSF e l’eritropoietina sono stati a lungo utilizzati come
terapie antitumorali di supporto. Infatti, questi agenti hanno effetti di supporto del sistema
immunitario e non colpiscono i tumori direttamente.
I progressi della terapia biologica hanno segnato una svolta nella realizzazione di nuovi
agenti mirati contro le cellule tumorali. Ciò è stato reso possibile dai progressi realizzati nella
comprensione della biologia molecolare, nella biologia dei tumori e nella caratterizzazione
tumorale.
In sintesi:
● la crescita tumorale comincia con una mutazione (un cambiamento strutturale nel DNA)
● questa modificazione genetica può essere il risultato della scorretta sostituzione di una base
con un’altra, cancellazione o inserimento di una base o di basi, traslocazione o
replicazione o cancellazione di un intero gene
● quindi il gene alterato trasmette istruzioni errate, che portano alla sintesi di una proteina
alterata, o una proteina troppo grande o troppo piccola, che influenza la funzionalita’
cellulare
● il codice genetico difettoso viene trasmesso ad altre cellule attraverso il processo del ciclo
cellulare e la popolazione di cellule anormali cresce.
Come discusso nel Modulo 3, il tumore è il risultato di una serie di mutazioni genetiche che
variano da tumore a tumore. Le mutazioni genetiche influenzano le proteine regolatrici della
crescita. Gli squilibri nei livelli di queste proteine stimolano le cellule a dividersi
incontrollatamente, dando origine ai tumori.
Utilizzo di specifiche anormalita’ tumorali per la terapia mirata
● Molte delle mutazioni negli oncogeni o nei geni oncosoppressori sono specifiche per certi
tipi di tumore. Per esempio, nel tumore della mammella sono frequentemente mutati i geni
MUC-1.
● Poiche’ queste mutazioni sono associate solamente alle cellule tumorali esse costituiscono il
bersaglio della terapia tumore-specifica.
● Idealmente, le anormalita’ tumore-associate da utilizzare nello sviluppo di terapie mirate
dovrebbero essere:
– facilmente misurabili per consentire al paziente la scelta della terapia
– avere localizzazione extracellulare per poter essere riconosciute dalla terapia.

● Colpire le anormalita’ tumore-specifiche può potenzialmente minimizzare gli effetti
collaterali della terapia. In questo caso infatti le cellule normali non vengono colpite.
● Gli agenti chemioterapici tradizionali colpiscono tutte le cellule che si dividono attivamente
e hanno inoltre effetti non specifici sul SNC, sul sistema gastrointestinale, e sul sistema
ematopoietico.
Vantaggi della specificita’ di bersaglio
La terapia mirata a specifiche anormalita’ cellulari sta dimostrando la sua efficacia nella cura
del cancro, per esempio il MabThera ® per il linfoma CD20 positivo, l’Herceptin ® per il tumore
della mammella HER2 positivo. La terapia mirata presenta molti vantaggi, non ultimo la
possibilita’ di trattamenti individualizzati per il paziente. Altri vantaggi sono:
● profili di miglioramento della tollerabilita’ e degli effetti collaterali dovuti all’azione specifica
sulle cellule tumorali
● aumento della risposta immunitaria dell’ospite
● nuovi meccanismi di azione differenti da quelli degli agenti terapeutici convenzionali, che
può significare che la terapia combinata probabilmente ne aumenta l’efficacia e quindi
migliora il risultato clinico.
I progressi ottenuti nella caratterizzazione dei tumori hanno probabilmente accresciuto l’utilizzo
di terapie biologiche mirate per la cura del cancro (vedi il Modulo 7).
I seguenti casi clinici illustrano le differenze tra agenti biologici non mirati e i nuovi agenti
mirati che stanno producendo interessanti miglioramenti nella gestione del cancro.
Caso clinico n. 1: Filgrastim, un agente biologico non mirato
utilizzato come terapia di supporto
Il filgrastim è una forma ricombinante del G-CSF umano, una citochina che è prodotta
naturalmente dall’organismo. Il G-CSF ha funzioni di controllo dell’ematopoiesi (la produzione
di cellule ematiche mature).
Ematopoiesi
Il midollo osseo è la principale sede di ematopoiesi nell’adulto. Le cellule ematiche sono
prodotte dalle cellule staminali primitive che si trovano nel midollo osseo, che rappresentano i
precursori di tutti i tipi di cellule ematiche mature: eritrociti (globuli rossi), neutrofili, basofili,
eosinofili, monociti/macrofagi, osteoclasti, linfociti e piastrine (Figura 6.10). Le cellule staminali
possiedono caratteristiche uniche perché possono sia proliferare e produrre più cellule staminali
sia subire una differenziazione che porta alla produzione dei tipi di cellule mature elencati.
Le cellule staminali sono quindi le cellule più importanti del sistema ematopoietico perché esse
sono in definitiva responsabili della produzione di tutte le cellule ematiche. La differenziazione
delle cellule staminali per produrre cellule mature comporta diverse fasi che hanno come
risultato lo sviluppo della restrizione. Questo significa che cellule a differenti stadi di sviluppo
sono in grado di produrre solo alcuni tipi di cellule ematiche mature.
Quando il sistema ematopoietico è gravemente danneggiato da chemioterapia o radiazioni,
sono le cellule staminali pluripotenti del midollo osseo (cellule che possono differenziarsi per
diventare ogni tipo di cellula che compone il sistema ematopoietico) che eventualmente
ripopolano il sistema. Ciò si ottiene con la differenziazione di queste cellule per generare
6
La terapia mirata a
specifiche
anormalita’
cellulari sta
dimostrando la sua
efficacia nella cura
del cancro . . .
Il midollo osseo è
la principale sede
di ematopoiesi
nell’adulto.
6.21

6
Per questa
ragione, il
controllo del
rinnovo e della
differenziazione
delle cellule
staminali, e della
differenziazione
della loro
progenie, è stato il
punto focale della
ricerca mirata
all’utilizzo del
sistema
ematopoietico per
scopi terapeutici a
supporto dei
pazienti
oncologici.
6.22
Auto
rinnovo
Sistema
cellulare
pluripotene
Differenziazione
cellule progenitrici che sono orientate per produrre i tipi di cellule appropriati. Comunque, nel
breve periodo, la ripopolazione è dovuta alla proliferazione e differenziazione di un limitato
numero di cellule progenitrici che sono già circolanti. Per questa ragione, il controllo del
rinnovo e della differenziazione delle cellule staminali, e della differenziazione della loro
progenie, è stato il punto focale della ricerca mirata all’utilizzo del sistema ematopoietico per
scopi terapeutici a supporto dei pazienti oncologici.
Fattori di crescita ematopoietici
Studi in vitro avevano inizialmente indicato che le cellule potevano essere stimolate da fattori
sconosciuti presenti nei media di coltura per differenziare la produzione di cellule ematiche
mature. Questi fattori non sono stati isolati fino a quando la tecnica del DNA ricombinante ha
permesso l’isolamento dei geni codificanti per questi fattori e la loro espressione in sistemi di
batteri e lieviti per produrre una grande quantità di questi stessi fattori. Simultaneamente,
divento’ possibile purificare i diversi tipi di cellule del sistema ematopoietico. Ciò rese possibile
dimostrare che i fattori isolati avevano effetti solo su certi tipi di cellule.
È stato dimostrato che i G-CSF stimolano preferenzialmente lo sviluppo di neutrofili dalla
appropriata cellula precursore. I neutrofili sono coinvolti nella risposta alle infezioni e ai danni
tessutali. Piccole quantità di G-CSF rilasciate nella sede del danno tessutale o di infezione
batterica assicurano che neutrofili maturi siano presenti nelle sedi in cui essi sono necessari.
Effetti del filgrastim in vivo
Pre cellule T
Multipotente
CFU-S/CFC-Mix
Bas-CFC Basofili
BFU-E
GM-CFC
Meg-CFC
Eos-CFC
G-CFC
M-CFC
T-linfociti
Eritrociti
Neutrofili
Macrofagi
e
osteoclasti
Piastrine
Eusinofil
Pre-B cells B-linfociti
Figura 6.10. Gli stadi dell’ematopoiesi mostrano come le cellule staminali subiscano un processo di
restrizione nel corso della loro differenziazione per costituire le cellule ematopoietiche.
È stato dimostrato che il filgrastim ha effetti sulla circolazione delle cellule ematiche, sulla
ematopoiesi nel midollo osseo, e sulle cellule progenitrici nel midollo osseo e nel sangue.
Questi effetti sono delineati nella Tavola 6.4.
Gli effetti descritti nella Tavola 6.4. sono interrelati, insieme con l’amplificazione del midollo
osseo e delle cellule progenitrici ematiche, al rilascio precoce di neutrofili maturi, e si
combinano per produrre un incremento della conta dei neutrofili circolanti.

Tavola 6.4. Effetti in vivo del G-CSF.
Tipo di cellula stimolata Effetto
Cellule ematiche circolanti Diminuzione transitoria nella conta dei neutrofili seguita da un incremento
prolungato
Ematopoiesi nel midollo osseo Amplificazione delle cellule progenitrici e iniziale rilascio di cellule mature
Cellule progenitrici del midollo osseo Aumento in numero assoluto delle cellule progenitrici
Cellule progenitrici del sangue Mobilizzazione delle cellule progenitrici del sangue periferico
Uso clinico del filgrastim
La normale funzione dei neutrofili nel combattere le infezioni e gli effetti in vivo del filgrastim
sulla conta dei neutrofili hanno fornito indizi significativi degli utilizzi clinici del filgrastim:
stimolazione della produzione di neutrofili per sostituire quelli persi per varie ragioni, per
esempio a causa della chemioterapia o della mieloablazione.
Dopo la chemioterapia
Gli agenti chemioterapici hanno effetti citotossici su tutte le cellule che si replicano attivamente.
Come delineato nel Modulo 1, tale attività non specifica è responsabile della tossicita’ di questi
agenti quando vengono usati per curare il cancro. Uno degli organi fortemente colpiti dalla
chemioterapia è il midollo osseo. In effetti, la tossicita’ sul midollo osseo è spesso fattore doselimitante
della chemioterapia. La neutropenia, una bassa conta dei neutrofili, può causare
complicazioni che possono rappresentare un rischio per la vita del paziente, ed è causa
comune di modifiche delle dosi e dello schema della chemioterapia. Queste modifiche non
sono sempre sufficienti per permettere il pieno recupero del midollo osseo nell’intervallo tra
somministrazioni della chemioterapia.
È stato dimostrato che la neutropenia si riduce e alcune volte viene prevenuta dalla
somministrazione di 5–12µg/kg/die di filgrastim con chemioterapia a dosi convenzionali
(Figura 6.11). Ciò fornisce vantaggi in termini di:
● riduzione del numero delle infezioni che colpiscono il paziente
● diminuita necessità di assunzione di antibiotici
● riduzione della durata dell’ospedalizzazione
● possibilita’ di somministrazione della chemioterapia secondo schema.
Il filgrastim è anche utilizzato per consentire il mantenimento delle dosi di chemioterapia e per
consentirne l’intensificazione, per esempio aumentando la quantità di chemioterapico
somministrato per unita’ di tempo. Ciò è particolarmente importante perche’ la
somministrazione della chemioterapia a dosi subottimali è nota come il maggior fattore di
riduzione dell’efficacia della cura del cancro. È stato anche dimostrato che il supporto del
filgrastim consente un incremento delle dosi di chemioterapia di 1,3-2 volte rispetto a quelle
somministrate a pazienti che non ricevono la terapia con citochine, e ciò può aumentare
l’efficacia della cura.
6
La neutropenia,
una bassa conta
dei neutrofili, può
causare
complicazioni che
possono
rappresentare un
rischio per la vita
del paziente . . .
Il filgrastim è
anche utilizzato
per consentire il
mantenimento
delle dosi di
chemioterapia e
per consentirne
l’intensificazione
. . .
6.23

6
È stato dimostrato
che l’uso di
filgrastim per la
mobilizzazione
delle cellule
progenitrici nel
sangue aumenta il
numero di cellule
raccolte,
consentendo un
recupero
accelerato dei
neutrofili
6.24
ANC (x 10 9 /L)
100
10
1
CT CT CT
0 7 14 21 28 35 42
Dopo il trapianto di midollo
Tempo (giorni)
I pazienti che ricevono il trapianto di midollo sono sottoposti ad un processo detto
mieloablazione, in cui il sistema immunitario viene deliberatamente distrutto prima del trapianto
per prevenire reazioni immunitarie. Questo stato di severa immunocompromissione è evidente
nella morbilita’ e nella potenziale mortalita’. Il filgrastim è stato usato con successo per ridurre
la durata della neutropenia in questi pazienti, con vantaggi clinici simili a quelli osservati dopo
la terapia in pazienti sottoposti a chemioterapia.
Pretrattamento di mobilizzazione delle cellule progenitrici del sangue
CT Chemioterapia (doxorubicina)
75mg/m 2 (with filgrastim)
75mg/m 2 (controllo)
Figure 6.11. Grafico illustrativo delle risposte dei neutrofili al filgrastim in pazienti trattati con
doxorubicina. ANC, conta assoluta dei neutrofili.
La raccolta di cellule progenitrici del sangue periferico e la loro reinfusione dopo
somministrazione della chemioterapia, denominata trapianto di cellule staminali del sangue
periferico (PBSCT), è un metodo consolidato per favorire la guarigione dei pazienti colpiti da
affezioni maligne di tipo non mieloide dopo chemioterapia intensiva. È stato dimostrato che
l’uso di filgrastim (5–10µg/kg/die) per la mobilizzazione delle cellule progenitrici nel sangue
aumenta il numero di cellule raccolte, consentendo un recupero accelerato dei neutrofili (Figura
6.12). Questo procedimento può essere utilizzato sia per i pazienti, per fornire una fonte
autologa di cellule, sia per i normali donatori, per fornire cellule che possono essere impiegate
per xenotrapianto.

GM-CFC/cultura
10 5
10 4
10 3
10 2
10 1
10 0
0 2 4 6 8 10
Durata della cultura (settimane)
Gamma ottenuta con
colture di cellule di sangue
periferico
Figura 6.12. Mobilizzazione di cellule ematiche progenitrici con filgrastim.
Caso clinico – G-CSF
Media delle culture
di midollo osseo
John Woodhouse è un uomo di 34 anni, di professione accounts manager, in buona
salute fino al settembre 2000. Si è presentato al suo medico di base con una storia clinica
di 1 mese di sudorazioni notturne, perdita di peso di 6–7 Kg., sintomi di anemia e
un’infezione del tratto urinario già trattata con penicillina. Il medico ha richiesto un
emocromo completo che ha mostrato Hb 8,6, conta dei globuli bianchi (WBC) 5.200 e
piastrine 27. Nel suo striscio ematico furono trovati dei blasti. I valori della coagulazione
erano normali.
John viene inviato ad un reparto oncologico specializzato, dove viene effettuato un
aspirato midollare. L’esame morfologico mostra il 95% di blasti e viene fatta diagnosi di
leucemia mieloide acuta (AML). Egli viene immediatamente inviato ad una clinica
specializzata in problemi della fertilita’ per la crioconservazione dello sperma e riceve
una trasfusione di emazie concentrate e di piastrine per normalizzare l’emocromo. È
febbricitante (38,8˚C) e ha cominciato ad assumere piperacillina/tazocin + gentamicina,
terapia antibiotica standard per la cura empirica della febbre neutropenica. Ha anche
cominciato la profilassi antimicrobica. È stato poi trasferito al Royal Free Hospital di
Londra per l’ulteriore prosecuzione delle cure.
John è stordito dalla diagnosi ricevuta e non desidera molte informazioni eccetto i dettagli
relativi alla cura. È figlio unico, celibe e vive con la madre che è il suo principale supporto
oltre a pochi amici. Suo padre è morto per un tumore del colon. John non fuma e beve
8–10 unita’ alcoliche a settimana.
All’arrivo in ospedale a John è stata posizionata in anestesia generale una linea di
Hickman. I suoi vetrini diagnostici sono stati riesaminati e la diagnosi di AML
riconfermata. L’analisi citogenetica è normale, cosa che lo colloca in una categoria di
“rischio standard” per la prognosi. Inoltre gli vengono date tutte le informazioni sulla cura
ed egli da’ il suo consenso per partecipare al trial dell’UK Medical Research Council AML
6
6.25

6
The recombinant
G-CSF filgrastim
has been shown
to be effective in
promoting
neutrophil
recovery.
6.26
12, per adulti al di sotto dei 60 anni di eta’. Questo trial sta valutando lo standard di cura
per la AML in UK. Egli ha preferito continuare con le cure raccomandate poiche’ trova
difficile ricevere così tante informazioni in pochi giorni. Il trial comporta due
randomizzazioni: la prima è tra due dosi di citarabina (Ara-C) in un regime chiamato DAT
(daunorubicina, Ara-C e tioguanina) e la seconda è tra quattro o cinque cicli di cura, con
autotrapianto o chemioterapia come ultimo ciclo.
John è stato randomizzato per l’opzione di cura con dosi maggiori, daunorubicina
50mg/m2 /die, Ara-C 200mg/m2 /ogni 12 ore e tioguanina 100 mg/m2 ora per 12 ore.
Dopo la chemioterapia egli era neutropenico, come ci si attendeva, ed ebbe un episodio
febbrile, trattato con antibiotici empirici. Entro 15 giorni i suoi neutrofili recuperarono
a>0,5x109 /L. Un aspirato midollare confermava la completa remissione ed egli venne
dimesso per alcuni giorni prima di ritornare in reparto e cominciare il suo secondo ciclo di
chemioterapia.
Poiche’ John aveva ottenuto una remissione fu deciso che sarebbe stato fatto un tentativo
di raccogliere cellule staminali dal sangue periferico per la conservazione e il possibile
uso futuro sia se fosse stato randomizzato per ricevere un autotrapianto nell’ambito del
trial AML 12, sia nel caso che egli scegliesse questa opzione di trattamento ad uno stadio
successivo. Egli avrebbe anche potuto aver bisogno di una riserva di cellule staminali se
fosse incorso in una qualunque difficoltà con la rigenerazione del midollo osseo in ogni
momento della cura. In quel caso la raccolta di cellule avrebbe potuto essere definita come
un “raccolto in un giorno di pioggia”!.
Le cellule staminali, a volte chiamate cellule progenitrici, sono prodotte dal midollo osseo e
sono i precursori di tutte le cellule ematiche. Le cellule si differenziano e orientano in
specifiche linee cellulari diventando alla fine eritrociti, macrofagi, granulociti o linfociti.
Tutte le cellule staminali hanno la potenzialita’ di essere ogni tipo di cellula ematica.
Queste cellule sono essenziali per il trapianto di midollo osseo o di cellule staminali (SCT)
proprio perché generano nuove cellule del midollo osseo e del sangue. Spesso è difficile
raccogliere queste cellule periferiche nei pazienti affetti da AML perché le cellule possono
essere state danneggiate da precedenti chemioterapie.
Il G-CSF è prodotto naturalmente dall’organismo e agisce stimolando la crescita dei
globuli bianchi. La tecnologia del DNA ha reso possibile la produzione di questo fattore di
crescita come prodotto ricombinante. Il filgrastim (r-metHuG-SFC) è un liquido limpido e
incolore disponibile per iniezione in fiala singola da 300 (1 mL) o 480µg (1,6 mL) e in
siringhe monouso, preriempite, per permettere al paziente o al curante di somministrare
agevolmente il farmaco a domicilio. Il filgrastim è maggiormente efficace quando
somministrato per iniezione sottocutanea. Comunque, se questa via di somministrazione
fosse controindicata, e’ possibile aggiungere al farmaco 50 mL di soluzione salina e
somministrarlo per infusione endovenosa (in vena centrale o periferica) nel tempo di
10–30 minuti o aggiungerlo in bolo ad una linea che infonde soluzione salina. Possibili
effetti collaterali comprendono dolore osseo, dolore articolare, mialgie, sintomi similinfluenzali
e mal di testa. Questi sono dovuti all’aumento dei globuli bianchi periferici e
alla capacità dei G-CSF di stimolare lo sviluppo di una quantità supplementare di cellule
nel midollo osseo. Filgrastim è indicato nei casi di neutropenia indotta da chemioterapia,
poiche’ riduce da durata della neutropenia stessa e quindi il rischio di infezione, e per la
mobilizzazione delle cellule staminali nel sangue periferico dei pazienti e dei donatori.

Il filgrastim (300µg) venne somministrato a John per mezzo di iniezioni sottocutanee
praticate sull’addome a partire dal settimo giorno dopo la fine del suo ciclo di
chemioterapia. Egli tollero’ bene le iniezioni, non si verificarono rossore localizzato o
reazioni. In quel momento i suoi globuli bianchi erano 0,7x109 /L (valori normali
3,7–9,5x109 /L), con una conta dei neutrofili di 0,1x109 /L (valori normali 1,7–7,5x109 /L).
John sperimento’ effetti collaterali minimi tra cui moderato dolore articolare, alleviato da
paracetamolo 1g, al sesto giorno di somministrazione. A questo stadio i suoi globuli
bianchi erano saliti e avevano raggiunto 8,8x109 /L, con una conta dei neutrofili di
8,1x109 /L. Nei giorni seguenti i suoi globuli bianchi diventarono 14,6x109 /L.
Il marker che si trova comunemente sulle cellule staminali è il CD34 e il sangue periferico
può essere monitorato per elevare il numero di cellule CD34 positive. Quando la conta
raggiunge i 20mL o oltre, i pazienti cominciano la prima leucaferesi, in accordo con la
pratica locale. La leucaferesi è il prelievo di globuli bianchi dal sangue. In ottava giornata
a John venne misurato il livello dei CD34 periferici che era 70,6mL. Quindi, John venne
collegato alla macchina per la leucaferesi per mezzo di un raccordo connesso ad
entrambi i lumi della sua linea di Hickman. Per raccogliere uno strato di globuli bianchi il
sangue viene fatto refluire da un lume e fatto ruotare nella centrifuga. Il sangue rimanente
viene poi miscelato e reimmesso attraverso l’altro lume. La procedura ha richiesto
approssimativamente 4 ore e John non ha avuto effetti spiacevoli eccetto un lieve
formicolio alle labbra e alla punta delle dita. Ciò è dovuto all’ipocalcemia causata
dall’aggiunta di acido citrato destrosio al sangue per prevenirne la coagulazione nella
macchina. La tossicita’ dovuta al citrato è un effetto collaterale comune della leucaferesi.
La procedura ha consentito una buona raccolta di cellule staminali (3,8x106 /kg di cellule
CD34 positive), più che sufficienti per il trapianto di cellule staminali del sangue periferico.
Le cellule vennero crioconservate e immagazzinate per l’eventuale uso futuro nel caso John
ne necessitasse. John fu in grado di tornare a casa subito dopo la raccolta e sarebbe
ritornato in ospedale entro una settimana per il suo terzo ciclo di chemioterapia. Egli non
ebbe bisogno dell’infusione di cellule staminali in nessuno stadio della cura, ma se ne
avesse avuto bisogno sarebbe stato avvantaggiato dalla buona mobilizzazione e dalla
buona raccolta di cellule staminali effettuata. Un’alta conta dei CD34 può consentire il più
rapido attecchimento dopo il trapianto.
Sommario
Il G-CSF è una citochina che controlla l’ematopoiesi, specificamente la maturazione dei
neutrofili. I neutrofili sono coinvolti nella risposta imunitaria alle infezioni e alle lesioni tessutali.
Sono anche una delle componenti cellulari del sistema immunitario che vengono uccise dalla
chemioterapia, a causa dei suoi effetti non specifici sulle cellule che si replicano attivamente.
Pertanto, la capacità di promuovere il recupero dei neutrofili dopo la chemioterapia è
clinicamente importante.
Il filgrastim G-CSF ricombinante ha dimostrato di essere efficace nel promuovere il recupero dei
neutrofili. Tuttavia, come indicato negli esempi degli usi clinici del filgrastim, si tratta di una
terapia di supporto che non ha attività antitumorale diretta. Quindi, piuttosto che agire
uccidendo o sopprimendo le cellule tumorali, il filgrastim attenua alcuni dei problemi creati
dalle terapie antitumorali. Inoltre, i suoi effetti non sono specificamente mirati all’anormalita’
delle cellule tumorali. Piuttosto, il filgrastim aggiunge la sua azione agli effetti dei G-CSF
prodotti naturalmente dall’organismo.
6
Il filgrastim G-CSF
ricombinante ha
dimostrato di
essere efficace nel
promuovere il
recupero dei
neutrofili.
6.27

6
L’IL-2 ricombinante
è utilizzato per
stimolare il sistema
immunitario ed ha
attività
antitumorale nel
tumore del rene
metastatico e nel
melanoma.
6.28
Caso clinico n. 2: IL-2 ricombinante, un agente biologico non
mirato con attività antitumorale
L’IL-2 ricombinante è utilizzato per stimolare il sistema immunitario ed ha attività antitumorale
nel tumore del rene metastatico e nel melanoma. Quindi, l’IL-2 ricombinante non è una terapia
biologica di supporto come il filgrastim ma, come indicato in dettaglio più sotto, non è
nemmeno una terapia biologica mirata.
Attività dell’IL-2
L’IL-2 è una citochina che ha funzioni di controllo della risposta immunitaria ma è
particolarmente importante per l’attivazione specifica delle cellule T. Essa stimola la
proliferazione delle cellule T (Figura 6.13) e attiva anche le cellule natural killer. Generalmente
viene rilasciata dalle cellule T dopo che sono state attivate dagli antigeni in presenza di fattori
costimolatori.
T H
Cellule T-helper
Activazione
La stimolazione della proliferazione di cellule T da parte dell’IL-2 è seguita dall’espansione
clonale e dalla differenziazione di cellule T per produrre linfociti effettori e cellule della
memoria (cellule immunitarie che “ricordano” l’antigene e possono essere prontamente
riprodotte in un tempo successivo). Queste sono le cellule che hanno specifica attività
immunitaria ed assicurano che sia conservata la risposta immunitaria ad un particolare
antigene.
IL-2 come terapia antitumorale
IL-2
Proliferazione
Figura 6.13. Proliferazione delle cellule T stimolata da IL-2.
T H
Il corpo umano produce una risposta immunitaria contro le cellule tumorali. Tuttavia, questa
risposta è generalmente limitata perché le cellule tumorali non possiedono le caratteristiche
specifiche che sono necessarie per innescare una risposta immunitaria completa. Un mezzo per
potenziare la risposta immunitaria contro le cellule tumorali è quello di aggiungere o
rimpiazzare i fattori che non sono prodotti in risposta alla presenza di cellule tumorali. Uno di
questi fattori è la citochina IL-2.
T H
T H
T H
T H
T H

La produzione di grandi quantità di Il-2 purificata si è potuta realizzare quando il gene dell’Il-2
è stato clonato, inserito ed espresso dal batterio Escherichia coli. La somministrazione di questa
forma di Il-2 purificata in modelli animali ha dimostrato la capacità di stimolare la
proliferazione di cellule T e la regressione tumorale.
Gli usi clinici approvati dell’Il-2 sono attualmente limitati al melanoma maligno e al tumore del
rene, tipi di tumori che sono noti per essere debolmente immunogenici e quindi suscettibili di
miglioramento della reattivita’ immunitaria. I tassi di risposta alla monoterapia con Il-2 variano
dal 15 al 25% in pazienti affetti da melanoma a seconda delle dosi utilizzate e delle
caratteristiche dei pazienti. Tassi di risposta superiori al 50% sono stati osservati quando l’Il-2 è
impiegato in combinazione con altri agenti come la chemioterapia. In pazienti affetti da tumore
del rene, sono stati ottenuti tassi di risposta superiori al 23% con l’Il-2 come singolo agente
terapeutico. Questo tasso di risposta è simile a quello ottenuto da alcuni degli agenti
chemioterapici utilizzati per la cura di questa malattia e le risposte sono di solito a lungo
termine (Figura 6.14).
Proporzione di risposte
1.0
0.9
0.8
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
Risposta parziale (n=22)
Tempo (mesi)
Risposta completa (n=21)
0
0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144
Figura 6.14. Le risposte complete alla terapia con Il-2 sono spesso di lunga durata in pazienti affetti
da tumore del rene. Riprodotta, con licenza, da Rosenburg et al. Ann Surg 1998;228:307–19.
Questi vantaggi sono stati ottenuti utilizzando un regime di Il-2 somministrata in bolo ad alte
dosi (600.000–720.000 IU/kg infuse ogni 8 ore per più di 10 cicli e ripetute dopo 7–10
giorni). Il regime che utilizza boli a dosi inferiori (72.000 IU/kg) sembra essere molto meno
efficace. Tuttavia, il regime ad alte dosi produce significativi effetti collaterali (Tavola 6.5), con
la maggior parte dei pazienti che sperimentano febbre e più del 35% che sviluppano
ipotensione. Molti di questi effetti collaterali sono dovuti agli effetti non specifici dell’Il-2 sul
sistema immunitario. Per esempio, l’Il-2 induce citochine pro-infiammatorie, che si ritiene
giochino il ruolo principale nella tossicita’ Il-2 associata. Quindi, sebbene gli effetti collaterali
possano essere gestiti con la terapia appropriata, si stanno studiando interventi e regimi per
aumentare la sicurezza di questo agente. Questi comprendono la somministrazione
sottocutanea (2–30 milioni IU/m2 /giorno, 5 o 6 giorni la settimana), che non fornisce
l’efficacia della somministrazione in bolo ad alte dosi ma è meglio tollerata, e l’infusione
endovenosa continuata (7.000–50.000 IU/kg/ora), che sembra avere ridotta efficacia a dosi
inferiori e produce simile efficacia ma anche simile tossicita’ a dosi più alte.
6
I tassi di risposta
alla monoterapia
con Il-2 variano
dal 15 al 25% in
pazienti affetti da
melanoma . . .
. . . l’Il-2 induce
citochine
pro-infiammatorie,
che si ritiene
giochino il ruolo
principale nella
tossicita’ Il-2
associata.
6.29

6
6.30
Tavola 6.5. Effetti collaterali della terapia con Il-2.
Sindrome della permeabilita’ vascolare (edema generalizzato, aumento di peso,
congestione polmonare, ipotensione, effusione pleurica, ascite)
Febbre e brividi
Disturbi della funzionalita’ cardiaca
Tossicita’ renale
Anoressia
Nausea e vomito
Diarrea
Glossite e stomatite
Tossicita’ epatica
Modificazioni del comportamento e disturbi del sonno
Mialgia e artralgia
Eritema
Anemia
Infezione
Caso clinico – IL-2
Peter Brown è un uomo di 46 anni cui è stato recentemente diagnosticato un carcinoma
renale (RCC). Alla diagnosi gli era stata scoperta una massa di 6x10 cm localizzata al
rene destro e depositi metastatici ad entrambi i polmoni. Il signor Brown viene inviato da
un oncologo che decide per il trattamento con IL-2 quale cura più appropriata per il suo
stadio di malattia.
Dopo aver parlato con l’oncologo, Peter ha avuto un colloquio anche con l’infermiera
specializzata che ha discusso con lui il programma di cure previsto e gli effetti collaterali
che avrebbe potuto sperimentare. È stato anche consigliato sul miglior modo di aiutare se
stesso durante il ciclo di trattamento. I consigli hanno trattato anche informazioni relative
all’assunzione di liquidi e all’apporto nutrizionale, dal momento che l’anoressia è un
effetto collaterale comune durante la cura con IL-2. Inoltre, gli è stato spiegato come
gestire i possibili episodi di nausea e come curare la cute. Un comune effetto collaterale
dell’IL-2 è la cute secca, che si desquama, accompagnata da prurito. A Peter è stata
prescritta una crema emolliente per uso topico e anche un emolliente solubile in acqua da
aggiungere all’acqua del bagno. Questi prodotti aiutano a mantenere la pelle ben
idratata e inoltre prevengono irritazioni, screpolature e desquamazione. In caso di prurito,
a Peter sarebbe stata prescritta una crema a base acquosa contenente mentolo e un
antistaminico.
Prima di cominiciare l’infusione di IL-2 sono stati rilevati i parametri vitali di base con
l’osservazione della temperatura, del polso, della frequenza respiratoria, della pressione

arteriosa e della pressione venosa centrale (PVC), la rilevazione è stata ripetuta ogni 4
ore. Inoltre, sono stati misurati sia l’apporto che le perdite di liquidi, che sono stati
registrati sulla scheda del bilancio idrico. A Peter venne spiegata la necessità di un attento
monitoraggio per assicurare la rilevazione e il trattamento precoce degli effetti collaterali.
Prima di cominciare l’infusione di IL-2, gli fu dato un farmaco anti-infiammatorio non
steroideo per via orale. Questa terapia viene somministrata come profilassi della febbre, e
la sua azione continua per tutta la durata dell’infusione. Approssimativamente due ore
dopo l’inizio del trattamento, egli lamento’ di sentire freddo e ci si accorse che
rabbrividiva. La sua temperatura era di 36˚C. I brividi si intensificarono (rigor) e, siccome
persistevano da più di 20 minuti, a Peter furono somministrati 12,5 mg di petidina e.v. Ciò
pose rapidamente fine al rigor, dopo di che la sua temperatura raggiunse i 38,5˚C. Gli fu
dato 1g di paracetamolo per ridurre la temperatura.
Il terzo giorno di trattamento, il viso di Peter appariva gonfio ed egli lamentava che i
vestiti gli andavano stretti. Il suo peso era cresciuto di piu’ del 5% nelle ultime 24 ore e la
scheda del bilancio idrico mostrava un bilancio positivo di 3 litri, con diminuzione della
quantità delle urine. Inoltre egli era moderatamente ipoteso (100/60 mmHg) ed era
tachicardico (105 bpm). La misurazione della PVC diede il risultato di 1 cmH2O (valori di
riferimento 5–8cmH2O). Fu deciso che stava soffrendo della sindrome della permeabilita’
capillare e che i suoi liquidi intravascolari erano diminuiti. Quel giorno furono eseguiti
nuovamente gli esami ematici, che rivelarono livelli di urea elevati e una diminuzione
dell’albumina sierica, dati che supportarono la diagnosi fatta. Gli fu prescritta l’infusione
di una soluzione di 200 ml di albumina concentrata (albumina al 20%). Dopo questa
infusione, della durata di 1 ora, la PVC di Peter era cresciuta a 4,5cmH2O e la sua
pressione arteriosa era salita a 130/80mmHg. La diuresi aumento’ e si mantenne più
abbondante. Egli completo’ la sua infusione al quinto giorno senza soffrire di altri seri
effetti collaterali.
Sommario
L’Il-2 è una citochina prodotta naturalmente dall’organismo che ha una grande varieta’ di effetti
sul sistema immunitario. In relazione al suo ruolo quale terapia antitumorale, la caratteristica
più importante è l’attivazione delle cellule T. Le cellule T sono note per avere un ruolo nella
risposta immunitaria che è accresciuta per certi tumori. Tuttavia, questa risposta è limitata
dall’incapacita’ delle cellule tumorali di stimolare pienamente tutte le componenti essenziali
della risposta immunitaria. Una delle componenti che vangono a mancare è proprio l’Il-2.
È stato dimostrato che la somministrazione di Il-2 ricombinante stimola la piena risposta delle
cellule T a tumori debolmente immunogenici quali il melanoma e il tumore renale. Ciò è
attestato dalle risposte che si verificano in più di un quarto dei pazienti, molti dei quali sono
lungo-sopravviventi. Comunque, siccome l’Il-2 ricombinante produce gli stessi effetti dell’Il-2
naturale, la terapia è associata ad una vasta gamma di effetti collaterali. Questi sono correlati
agli effetti dell’Il-2 sui percorsi di altre citochine e componenti del sistema immunitario. La
conseguenza di questa mancanza di specificita’ riguarda la piena potenzialita’ dell’Il-2
ricombinante che forse non ha potuto essere riconosciuta a causa della limitazione delle dosi.
Ciò nonostante, l’Il-2 ricombinante ha una attività antitumorale significativa e valida, ed ha un
ruolo importante nel trattamento del tumore del rene.
6
6.31

6
L’anticorpo
monoclonale
umanizzato anti-
HER2 Herceptin ® è
stato sviluppato
razionalmente per
colpire
specificamente
l’oncogene
HER2 . . .
. . . l’HER2
rappresenta un
nuovo ed
importante
bersaglio
terapeutico.
6.32
Caso clinico n. 3: La terapia anticorpale monoclonale con anti-
HER2 umanizzato, un oncogene bersaglio biologico come agente
antitumorale
L’anticorpo monoclonale umanizzato anti-HER2 Herceptin ® è stato sviluppato razionalmente per
colpire specificamente l’oncogene HER2, che è noto per la sua attività nello sviluppo di diversi
tumori. Trials clinici hanno dimostrato che l’Herceptin ® è efficace nel trattamento del tumore
metastatico della mammella HER2 positivo, producendo incrementi significativi della durata
della sopravvivenza complessiva.
Le ragioni fondamentali della specificita’ di bersaglio HER2
Come descritto nel Modulo 3, l’HER2 è un proto-oncogene codificante per un recettore di
superficie con attività di stimolazione della crescita. L’amplificazione di questo gene e la
successiva sovraespressione della proteina codificata (positivita’ all’HER2) si verifica nella fase
iniziale dello sviluppo del tumore della mammella, ma non interessa le cellule normali.
Le cellule HER2 positive mostrano molte delle caratteristiche delle cellule tumorali, tra cui la
crescita cellulare incontrollata, aumentata sintesi del DNA e del potenziale metastatico,
probabilmente dovute ad un incremento dei segnali di crescita. Inoltre, approssimativmente il
20% delle donne affette da tumore della mammella che sono HER2 positive:
● hanno prognosi infausta, con riduzione della sopravvivenza complessiva
● hanno risposte alterate alle terapie comunemente impiegate per il tumore della mammella,
incluse le antracicline e il tamoxifene.
Queste osservazioni indicano che la positivita’ all’HER2 ha un ruolo chiave nella patogenesi
del tumore della mammella e che bloccare l’attività del gene HER2 nelle cellule tumorali
utilizzando agenti mirati ha probabilmente effetti antitumorali diretti e non colpisce le cellule
normali. Perciò’, l’HER2 rappresenta un nuovo ed importante bersaglio terapeutico.
Sviluppo della terapia specifica mirata all’HER2
Prima dello sviluppo dell’Herceptin ® , numerosi studi avevano mostrato che gli anticorpi
monoclonali anti-HER2 potevano inibire la crescita dei tumori e delle cellule che esprimono alti
livelli di HER2. Perciò’, volendo sviluppare un agente per l’uso clinico, gli anticorpi monoclonali
anti-HER2 sono stati una scelta razionale. Un anticorpo monoclonale dotato di potente attività
antitumorale era stato selezionato per ulteriori sviluppi. Questo anticorpo, l’anticorpo murino
monoclonale 4D5, aveva mostrato di avere attività antiproliferativa specifica per le cellule
HER2 positive; le cellule HER2 negative erano insensibili al 4D5. Ma il 4D5 è un anticorpo
murino monoclonale. Come descritto nel Modulo 5, questi anticorpi vengono riconosciuti come
estranei dal sistema immunitario umano e neutralizzati. Quindi, occorreva identificare un modo
per superare questa risposta.
La tecnica del DNA ricombinante è stata perciò utilizzata per rimpiazzare tutte le sequenze del
4D5 con sequenze umane ad eccezione di quelle per il riconoscimento dell’HER2 (vedi Figure
6.2 e 6.3). Il gene ricombinante è stato poi espresso in una linea cellulare animale che secerne
l’anticorpo monoclonale umanizzato risultante nel suo medium di coltura. L’anticorpo
monoclonale umanizzato è noto come anticorpo monoclonale umano ricombinante (rhuMAb)
HER2, trastuzumab o Herceptin“, ed è umano per il 95% e murino solo per il 5%. Ciò consente
di superare il problema della risposta immunitaria perché l’anticorpo monoclonale non viene
più riconosciuto come proteina estranea. L’Herceptin ® :

● si lega all’HER2 in modo tre volte più forte che non il 4D5
● previene effettivamente la proliferazione delle linee cellulari HER2 positive
● non colpisce la proliferazione delle linee cellulari HER2 negative
● nei topi inibisce del 50% la crescita di tumori HER2 positivi
● aumenta gli effetti degli agenti chemioterapici, a causa delle interazioni positive tra il nuovo
meccanismo di azione dell’Herceptin ® e questi agenti.
Selezione dei pazienti da sottoporre a terapia con Herceptin ®
L’esperienza preclinica con Herceptin ® ha mostrato che esso è efficace solo con le cellule HER2
positive. Questo indica che l’Herceptin ® sarà efficace solo contro i tumori HER2 positivi,
introducendo il concetto di terapia mirata tumore-specifica nella pratica clinica. Ciò ha dato
origine alla necessità di identificare i tumori che sono HER2 positivi e quindi probabilmente
responsivi alla terapia con Herceptin ® . Stabilire lo status HER2 è un prerequisito della terapia
con Herceptin ® ed è di fondamentale importanza perché differenzia la terapia con Herceptin ®
dai trattamenti che utilizzano filgrastim o Il-2, per cui non sono necessari criteri di selezione dei
pazienti correlati al bersaglio terapeutico. Le tecniche principali utilizzate per stabilire lo status
HER2 sono l’immunoistochimica (IHC) e l’ibridizzazione a fluorescenza in-situ (FISH) (vedi
Modulo5).
Sperimentazione clinica con Herceptin ®
I primi trials clinici dell’Herceptin ® , sia come monoterapia sia in combinazione con cisplatino,
riguardanti donne con tumore metastatico della mammella HER2 positivo pretrattato, hanno
mostrato la possibilita’ di ottenere risposte tumorali e la buona tollerabilita’ del trattamento.
Inoltre, le pazienti non sviluppavano anticorpi in grado di neutralizzare l’Herceptin ® .
Questi studi hanno costituito le basi per condurre importanti trials clinici dedicati all’Herceptin ® .
Recentemente sono stati condotti due trials di fondamentale importanza:
● un trial di fase II dedicato alla monoterapia con Herceptin ® per donne affette da tumore
della mammella HER2 positivo già sottoposte a uno o due precedenti regimi chemioterapici
per malattia metastatica (HO649g)
● un trial randomizzato di fase III relativo al paclitaxel o all’antraciclina/ciclofosfamide con o
senza Herceptin ® come terapia di prima linea per il tumore della mammella metastatico
HER2 positivo (HO648g).
Nel primo di questi trial, l’Herceptin ® ha prodotto tassi di risposta rispettivamente del 18% e del
21% in pazienti che erano fortemente HER2 positive all’IHC e HER2 positive alla FISH. La
durata della sopravvivenza è stata di 16,4 mesi in entrambi i casi (Figura 6.15).
Nell’importante trial di fase III, l’aggiunta di Herceptin ® ‚ alla chemioterapia ha mostrato di
aumentare significativamente i risultati attesi per le pazienti. Sono stati osservati tassi di
risposta superiori al 60% quando l’Herceptin ® ‚ è stato aggiunto alla chemioterapia. Inoltre, è
particolarmente degno di nota il fatto che l’Herceptin ® ‚ ha aumentato la durata della
sopravvivenza fino al 45% (Figura 6.16). Erano molti anni che non veniva osservato per il
tumore metastatico della mammella un tale vantaggio in termini di sopravvivenza con una
nuova terapia. Quindi, colpire in modo specifico l’HER2 si è dimostrata un’efficace strategia
antitumorale.
6
L’esperienza
preclinica con
Herceptin ® ha
mostrato che esso
è efficace solo con
le cellule HER2 . . .
I primi trials clinici
dell’Herceptin ® . . .
hanno mostrato la
possibilita’ di
ottenere risposte
tumorali e la
buona tollerabilita’
del trattamento.
. . . l’Herceptin ® ‚
ha aumentato la
durata della
sopravvivenza fino
al 45% . . .
6.33

6
6.34
Probabilita˘
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
n=166
16.4 mesi
0
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45
Tempo (mesi)
Figura 6.15. La durata della sopravvivenza delle pazienti affette da tumore metastatico della
mammella fortemente HER2 positivo trattate con Herceptin come monoterapia.
Probabilita˘ di sopravvivenza
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Tempo (mesi)
Herceptin ® + CT
CT
p

Febbre
Sindrome influenzale
Disturbi cardiaci
Neuriti perferiche
Mielosopressione di 3/4 grado
Infezione
Mialgia
Parestesia
Alopecia
L’unico serio effetto collaterale osservato con l’Herceptin ® e’ stato un aumento inaspettato
dell’incidenza della tossicita’ cardiaca e rare reazioni gravi correlate all’infusione. Questi ultimi
casi si sono verificati in donne con severa compromissione respiratoria correlata alla patologia,
cui erano di solito somministrate solo terapie palliative, e si trattava di reazioni controllabili
nella maggior parte dei casi. La cardiotossicita’ sembra correlata fondamentalmente all’utilizzo
concomitante o precedente di antracicline, che sono note per la possibile cardiotossicita’, ed è
probabile che l’Herceptin ® possa interferire con la riparazione dei danni cardiaci indotti dalle
antracicline. Comunque, la cardiotossicita’ è gestibile con terapia medica standard e il risultato
per il paziente è simile sia se l’Herceptin ® viene sospeso sia se viene continuato.
In base a queste ricerche e riconoscendo la selettivita’ dell’Herceptin ® per i tumori della
mammella che hanno alti livelli di HER2, Herceptin ® è stato approvato per la cura delle donne
affette da tumore metastatico della mammella fortemente HER2 positivo quale:
● terapia di prima linea in combinazione con paclitaxel
● monoterapia per le donne cui sono stati somministrati precedentemente antracicline e
taxani.
Caso clinico - Herceptin ®
0 10 20 30 40 50 60
Percentuale di pazienti
Herceptin ®
Paclitaxel
Figura 6.17. L’Herceptin ® ‚ produce una gamma di effetti collaterali, la maggior parte dei quali di
severita’ da lieve a moderata, che sono diversi rispetto a quelli della chemioterapia.
Il 28 Aprile 1996, Gill Harris, una donna di 36 anni affetta da tumore della mammella, è
sconvolta nell’apprendere durante un appuntamento clinico che il tumore da cui è affetta
non ha risposto alla chemioterapia. Poiche’ si trattava di un trattamento di seconda linea
per tumore metastico, le possibilita’ di ricevere una cura efficace diminuivano. Era
comprensibilmente scioccata e come intontita in uno stato di rifiuto di ogni comunicazione.
Gill odiava dover andare in ospedale, odiava essere malata, odiava il cancro e odiava
se stessa! Desiderava semplicemente rimanere a casa ad occuparsi della figlia di tre anni
e mezzo e godere dei piaceri offerti dalla vita familiare.
6
. . . Herceptin ® è
stato approvato
per la cura delle
donne affette da
tumore metastatico
della mammella
fortemente HER2
positivo . . .
6.35

6
6.36
In quel periodo, la Genetech Inc. stava conducendo uno studio multinazionale e “open
label” di fase III dedicato all’anticorpo monoclonale umanizzato ricombinante anti-HER2,
Herceptin ® , per pazienti con tumori HER2 positivi che avevano avuto ricadute dopo due
regimi di chemioterapia citotossica per tumore metastatico della mammella.
Dopo essere stata informata sul trial, a Gill fu consegnato un modulo informativo da
leggere a casa insieme al marito. Le fu consigliato di ritornare la settimana seguente per
ogni possibile domanda e le si anticipo’ che per quella data sarebbe stato noto il suo
status HER2.
Il dipartimento di istopatologia determino’ che il tessuto mammario primario di Gill era
fortemente HER2 positivo.
Gill ritorno’ la settimana seguente armata di molte domande, soprattutto sul regime
terapeutico e di come questo poteva accordarsi con la sua vita familiare. Il tono
dell’umore continuava a rimanere basso e lei era come al solito poco espansiva. Dal
punto di vista clinico, il Karnofsky Performance Status (KPS) di Gill era dell’80% e
nonostante l’entità della malattia, con metastasi in diverse sedi ossee, cutanee (parete
toracica) e tre grandi lesioni al fegato, i suoi soli sintomi erano lieve astenia e basso tono
dell’umore caratterizzato dalla frequente presenza di pensieri morbosi rivolti al futuro. Le
fu offerta la possibilita’ di counselling, ma rifiuto’.
Fu ottenuto il consenso al trattamento e a Gill fu dato appuntamento per il giorno
successivo presso la stanza di degenza per ricevere la terapia. Le fu ricordato che il
principale effetto collaterale da aspettarsi con la dose di carico poteva essere brivido e/o
rigor e che sarebbe stato saggio dedicare almeno 1 ora e mezza al trattamento.
Quando arrivo’ al day hospital, Gill era comprensibilmente nervosa in attesa di ricevere la
sua prima dose di Herceptin“, ma le fu assicurato che un’infermiera l’avrebbe assistita per
tutta la durata del trattamento. Le fu dato 1g di paracetamolo come premedicazione 1 ora
prima dell’infusione e vennero rilevati i suoi segni vitali, che erano nella norma. Fu invitata
a sedersi comodamente sul letto durante l’incannulamento della vena e a rimanervi
durante tutta la durata del trattamento.
Alle 3pm l’Herceptin ® venne diluito in 250mL di soluzione di sodio cloruro collegata ad un
set di infusione a Y, in seconda linea fu posta una soluzione di sodio cloruro da 500mL da
usare per lavaggio. L’infusione fu cominciata a velocita’ costante per infondere il
trattamento in un’ora e mezza. A venti minuti dall’inizio dell’infusione, Gill lamento’ di
sentire molto freddo: la sua temperatura scese a 35˚C. L’infusione di Herceptin ® fu quindi
sospesa e lasciata scorrere la soluzione di sodio cloruro di lavaggio. Nel tentativo di
alleviare la sensazione di freddo, furono date a Gill delle coperte di lana. Tuttavia, Gill
comincio’ a rabbrividire e lamento’ di sentire sempre più freddo. Dopo 5 minuti, i brividi
peggiorarono, divennero più forti e generalizzati. Le furono somministrati 12,5mg di
petidina endovena. Cinque minuti dopo il rigor persisteva e le furono somministrati
ulteriori 12,5mg di petidina endovena. Alcuni minuti più tardi i brividi cominciarono
diminuire, fino a cessare del tutto. La somministrazione di Herceptin ® fu ripresa dopo un
intervallo di 30 minuti e fu possibile terminare la somministrazione in 1 ora e dieci minuti.
La temperatura, il polso, la respirazione e la pressione arteriosa di Gill furono rilevate
ogni 30 minuti per tutta la durata del trattamento e per 1 ora dopo il trattamento.
Alla fine, il marito di Gill venne a prenderla e furono rassicurati sul fatto che molto

probabilmente il successivo trattamento settimanale non avrebbe prodotto gli stessi sintomi.
In 3 settimane, Gill si trasformo’ da persona reticente e pessimista a persona felice e piena
di passione, con un meraviglioso entusiasmo per la vita. Il suo KPS era cresciuto da 80% a
100%. Ora, le lesioni cutanee erano osservabili ma non misurabili.
All’ottava settimana, tutte le lesioni misurabili furono valutate per il grado di risposta
all’Herceptin. Le lesioni cutanee erano divenute anche meno osservabili e le lesioni
epatiche erano diminuite di più del 50% comportando una parziale risposta. Le lesioni
ossee erano stabili.
In 16 settimane, tutte le lesioni cutanee e due delle lesioni epatiche erano completamente
scomparse. Gill era esultante. Aveva da poco ricominciato a lavorare e l’intera famiglia
viveva più felicemente.
Alla 36esima settimana Gill comincio’ a lamentare un lieve dolore osseo all’anca sinistra.
Alla 48esima settimana uno scan osseo rilevo’ nuove lesioni ossee, e ciò significava una
progressione della malattia. L’Herceptin ® venne sospeso.
Gill comincio’ la radioterapia palliativa alle sedi di dolore osseo.
Infine Gill ebbe una progressione di malattia a livello cerebrale e mori’ tragicamente nel
Novembre del 1997.
Sebbene questa storia abbia un triste epilogo, se gli eventi sono visti in prospettiva è
possibile apprezzare e capire come la paziente e la sua famiglia abbiano potuto trarre
beneficio dalla terapia con Herceptin ® . In primo luogo, l’Herceptin ® ha visibilmente
aggredito le localizzazioni metastatiche della malattia. Con la diminuzione della massa
tumorale, l’energia di Gill era aumentata.
In secondo luogo, oltre al brivido e al rigor sperimentati da Gill alla somministrazione
della dose di carico, non si verificarono altri effetti collaterali. Non si verificarono infatti
perdita dei capelli, nausea o stanchezza, sintomi di cui soffrono frequentemente i pazienti
sottoposti a chemioterapia.
Comunque, la cosa più importante fu la qualità di vita di cui Gill e la sua famiglia
poterono godere per quasi un anno. Purtroppo, la figlia di Gill dovrà conoscere il dolore
della perdita materna, ma avrà almeno un concreto ricordo della madre, forte e
sorridente, che l’accompagnava in un giorno importante: il suo primo giorno di scuola.
Sommario
L’Herceptin ® ha attività antitumorale diretta su una specifica popolazione di cellule: quelle che
sono HER2 positive. Poiche’ le cellule normali non sono HER positive, l’Herceptin ® esercita la
sua azione solo sulle cellule tumorali HER positive. Ciò ha delle implicazioni importanti per la
cura dei pazienti.
Lo status HER2 del tumore deve essere stabilito per tutti i pazienti che vengono presi in
considerazione per la terapia con Herceptin ® . Solo quelli affetti da tumori che hanno mostrato
una forte positivita’ all’HER2 sono eligibili per la terapia. Ciò assicura che vengano trattati con
Herceptin ® solo i pazienti affetti da tumori che probabilmente risponderanno al trattamento.
Questa specificita’ di bersaglio della terapia evita di sottoporre i pazienti a cure non
necessarie e assicura anche l’utilizzo ottimale dell’Herceptin ® . Inoltre, l’Herceptin ® è
generalmente molto ben tollerato grazie alla sua specificita’ tumorale.
6
Questa specificita’
di bersaglio della
terapia evita di
sottoporre i
pazienti a cure
non necessarie e
assicura anche
l’utilizzo ottimale
dell’Herceptin ® .
6.37

6
6.38
Herceptin ® e
MabThera ®
rappresentano
probabilmente solo
i primi agenti di
una nuova
generazione di
terapie
antitumorali
personalizzate
basate su
caratteristiche
tumorali
intrinseche.
È importante notare che questa specificita’ di bersaglio rappresenta un nuovo sviluppo della
terapia antitumorale che utilizza agenti biologici. Terapie come filgrastim e Il-2 hanno un ruolo
molto importante per la cura efficace di una varieta’ di tipi di tumore. Inoltre, le potenzialita’
delle interleuchine e degli interferoni nella terapia dei tumori non sono ancora state pienamente
realizzate. Ma, tutti questi agenti hanno effetti di stimolazione generalizzata del sistema
immunitario che si manifestano come attività antitumorale piuttosto che come specifici effetti
antitumorali. Per contro, agenti come l’Herceptin ® hanno un’attività antitumorale diretta e
mirata. Tale specificita’ di bersaglio rappresenta il maggior progresso realizzato nello sviluppo
delle terapie biologiche, progresso che si fonda sulle conoscenze acquisite attraverso l’utilizzo
di agenti biologici non mirati.
Conclusioni
Le terapie biologiche per la cura del cancro sono state oggetto di ricerche intensive nei decenni
passati per il loro potenziale nell’aumentare l’efficacia e la tollerabilita’ delle cure. Molti dei
progressi che sono stati fatti sono il risultato della tecnica del DNA ricombinante che ha
consentito di modificare geneticamente le cellule manipolate. Questo ha facilitato la
manipolazione di virus e plasmidi per la produzione di antigeni tumorali che, quando vengono
somministrati, stimolano la risposta immunitaria; la produzione in vitro di grandi quantità di
citochine pure, anticorpi e altre molecole della risposta immunitaria; e l’ingegnerizzazione
genetica di cellule umane che possono essere reintrodotte nell’organismo per stimolare la
risposta immunitaria al tumore.
Nonostante i diversi approcci terapeutici studiati come terapie antitumorali, fino ad oggi solo
citochine e anticorpi monoclonali sono utilizzati nella pratica clinica. È essenziale notare che
gli effetti delle citochine non sono limitati alle cellule tumorali. Esse stimolano il sistema
immunitario e hanno altri effetti oltre a quelli richiesti per l’attività antitumorale. Ciò è evidente
sia nella vasta gamma degli effetti collaterali osservati con l’utilizzo di citochine, sia nel loro
impiego per la cura di una grande varieta’ di malattie oltre che per la cura del cancro.
Al contrario, gli anticorpi monoclonali sono in grado di colpire un antigene specifico. Con il
miglioramento delle conoscenze nel campo della biologia tumorale, è stato possibile
riconoscere le anormalita’ di molte cellule tumorali, che sono responsabili dell’oncogenesi e
che non esistono nelle cellule normali. Ciò conduce al concetto che colpire in modo specifico
queste anormalita’ potrebbe essere un mezzo efficace per eradicare o sopprimere i tumori. La
realizzazione dell’anticorpo chimerico MabThera ® e dell’anticorpo umanizzato anti-HER2
Herceptin ® ha dimostrato che questo concetto può essere tradotto in vantaggi clinici.
Herceptin ® e MabThera ® rappresentano probabilmente solo i primi agenti di una nuova
generazione di terapie antitumorali personalizzate basate su caratteristiche tumorali
intrinseche. Una delle implicazioni di questa tendenza sarà il crescente utilizzo di test specifici
per l’identificazione di caratteristiche tumorali che possano indicare quali terapie hanno
maggiore probabilita’ di essere efficaci. Inoltre, i pazienti ne trarranno beneficio perché le
terapie mirate porteranno ad un probabile aumento della sopravvivenza e ad altri vantaggi,
mentre diminuiranno gli effetti collaterali attualmente associati alle terapie antitumorali.

Questionario di auto valutazione
1. Indica due motivi per cui si stanno sviluppando e utilizzando approcci biologici per la cura
del cancro, specificando i loro vantaggi potenziali rispetto alle terapie convenzionali.
2. Identifica, nella tavola seguente, quale terapia biologica produce gli effetti da A a G di cui
sotto. Il primo caso, relativo alla terapia con citochine, è già completato per essere di
esempio.
Terapia Effetti
Terapia con citochine A, E, F, G
Terapia anticorpale
Vaccini
Terapia genica
Terapia cellulare
A. Uccide le cellule tumorali
B. Interrompe o controlla il processo che permette la crescita tumorale
C. Altera i modelli di crescita delle cellule tumorali
D. Blocca i processi che portano alla formazione di cellule tumorali a partire da cellule
normali
E. Intensifica la capacità dell’organismo di riparare o sostituire le cellule normali
danneggiate o distrutte da chemioterapia o da radiazioni
F. Aumenta la suscettibilita’ alla distruzione delle cellule tumorali da parte del sistema
immunitario
G. Aumenta l’attività delle cellule T, delle cellule natural killer e dei macrofagi,
promuovendo l’uccisione delle cellule tumorali.
3. Spiega la differenza tra terapia biologica non mirata e terapia biologica mirata e discuti i
vantaggi della specificita’ di bersaglio.
4. Le citochine sono responsabili della normalita’ funzionale di diversi processi fisiologici che
sono il risultato o una componente delle reazioni immunitarie. Definisci cosa sono le
citochine e fornisci quattro esempi dei processi che esse influenzano.
5. Spiega i motivi dell’importanza dell’umanizzazione degli anticorpi per aumentarne il
potenziale terapeutico.
6. Descrivi tre possibili modalita’ attraverso cui gli anticorpi monoclonali esplicano la loro
attività antitumorale.
7. Delinea le fasi dello sviluppo razionale di una terapia biologica, indicando i fattori che
rendono un particolare marker biologico una molecola bersaglio di grande interesse
terapeutico.
Le risposte a queste domande sono a pagina 8.10.
6
6.39

6
6.40

Introduzione
Modulo 7. Il futuro delle terapie biologiche
Oggi la ricerca produce un flusso continuo di informazioni sulle basi genetiche dei tumori.
Queste conoscenze sono state sfruttate in un primo tempo con l’utilizzo di terapie non mirate,
come le interleuchine ricombinanti e gli interferoni, per il trattamento del melanoma e del
tumore del rene. Tuttavia, come dimostrato dal successo della terapia mirata con Herceptin ® per
il trattamento del tumore metastatico della mammella HER2 positivo, e con Mabthera ® per il
linfoma non-Hodgkin, la ricerca sta definendo una quantità crescente di bersagli per le nuove
terapie. Inoltre, la caratterizzazione genetica dei tumori accrescera’ le attuali conoscenze sul
perché tumori diversi hanno comportamenti differenti, consentendo alla terapia di essere
realizzata su misura in base alle caratteristiche tumorali. Questa personalizzazione della
terapia, che comporta aumentata efficacia e tossicita’ ridotta, produrrà probabilmente
importanti miglioramenti nella gestione dei pazienti oncologici.
Esiste ancora un considerevole spazio per ulteriori progressi sia delle terapie già esistenti sia
dei nuovi approcci delle terapie biologiche. Molti approcci, tra cui la terapia cellulare, la
terapia genica e i vaccini antitumorali, richiedono un ulteriore sviluppo per diventare
clinicamente efficaci. Altri hanno dimostrato di essere efficaci ma sono ancora ad uno stadio di
utilizzo relativamente iniziale, come gli approcci basati su anticorpi monoclonali. E resta
ancora da considerare la terapia mirata all’oncogenesi, il processo attraverso cui i tumori
realizzano la rete vascolare essenziale al loro sviluppo.
Questo modulo trattera’ in dettaglio alcuni di questi problemi per fornire un’indicazione del
potenziale della terapia biologica dei tumori:
● caratterizzazione genetica
● ulteriori sviluppi degli approcci esistenti
● nuovi approcci: agenti anti-angiogenici.
7
7.1

7
7.2
Questionario di auto valutazione
1. Com’è noto i tumori sono causati da un’accumulazione di alterazioni genetiche. Descrivi
quali approcci potrebbero essere utilizzati per identificare le combinazioni di differenti
alterazioni genetiche in un singolo tumore.
2. Descrivi le implicazioni pratiche, cliniche, dei profili di espressione genica.
3. Scegli l’affermazione più appropriata tra quelle della selezione fornita e inseriscila nelle
frasi che seguono.
i percorsi cellulari di segnalazione e la trasduzione di segnale
lo studio dell’espressione genica
migliaia di anticorpi di specificita’ nota in un frammento
la forma, la funzione e il controllo dei sistemi di proteine cellulari
le strategie per la terapia personalizzata
a. La proteomica è lo studio di.....................................................................................
b. L’espressione proteica di singole cellule può essere studiata utilizzando un sistema che è
fondamentalmente...................................................................................................
c. Il confronto dell’espressione proteica tra campioni tessutali di un singolo paziente può
essere utilizzato per sviluppare.................................................................................
d. La proteomica può essere utilizzata in una varieta’ di modi tra cui lo di........................
….........................................................................................................................
e. La interrelazione e la complessita’ delle interazioni proteiche significa che la proteomica
produrrà probabilmente informazioni più dettagliate sulle funzioni cellullari che ............
……………………………………………………………………….....................................
4. Alcuni possibili progressi sono basati su un ulteriore sviluppo degli approcci esistenti.
Suggerisci un modo in cui potrebbero essere migliorate sia le terapie basate su citochine
sia quelle anticorpali.

5. L’angiogenesi – la formazione di nuovi vasi sanguigni – è essenziale per la crescita
tumorale. Scegli, dalla selezione qui di seguito, l’annotazione appropriata per completare il
diagramma che identifica gli eventi fondamentali che portano all’angiogenesi tumorale e
alla formazione di metastasi.
Fattori angiogenici Cellule endoteliali vascolari
Metastasi Proliferazione e invasione
Vascolarizzazione
e crescita
Cellule tumorali
6. Discuti brevemente, dal punto di vista di un infermiere oncologico specializzato, l’impatto
potenziale delle terapie biologiche per la gestione e la cura dei pazienti.
Le risposte a queste domande sono a pagina 8.12.
Le cellule tumorali
entrano nel sangue
7
7.3

7
Com’è noto i
tumori presentano
mutazioni geniche
multiple e
anormalita’
cromosomiche,
molte delle quali
contribuiscono alla
malignita’
potenziale del
tumore stesso.
7.4
Caratterizzazione genetica dei tumori
Com’è noto i tumori presentano mutazioni geniche multiple e anormalita’ cromosomiche, molte
delle quali contribuiscono alla malignita’ potenziale del tumore stesso. Sebbene alcune
anormalita’, come la sovraespressione/amplificazione dell’HER2, giochino un ruolo importante
nella determinazione delle caratteristiche del tumore, è probabile che sia la combinazione di
difetti genetici a determinare la precisa natura di un particolare tumore. Inoltre, questi difetti
possono essere associati, cioe’ tendono a verificarsi in specifiche combinazioni in determinati
tumori.
Fino ad oggi, non è stato possibile esaminare simultaneamente l’insieme completo delle
anormalita’ in un tumore. Pero’ i progressi tecnologici hanno permesso l’esame di un grande
numero di geni e la determinazione di come essi sono espressi nelle cellule normali e malate, e
l’identificazione delle anormalita’ associate alla malattia. Ci si aspetta che i profili di
espressione genica rivoluzionino la diagnosi dei tumori e lo sviluppo di farmaci antitumorali.
Micro filamenti di DNA complementare
Il DNA complementare (cDNA) è il DNA che è sintetizzato da un mRNA template e può essere
utilizzato per sondare il DNA genomico per l’identificazione dei geni. I micro filamenti sono
frammenti contenenti fino a 400.000-500.000 cDNA. Utilizzando questi micro filamenti è
possibile:
● identificare i geni mutati nelle cellule tumorali
● esaminare l’espressione delle letteralmente migliaia di geni tumorali per mezzo dell’analisi
dell’mRNA contenuto nelle cellule tumorali
● esaminare l’espressione genica in varie condizioni, quali la stimolazione di un fattore di
crescita o la terapia farmacologica.
La possibilita’ di definire quali geni sono espressi da un tumore e in quali condizioni, e come
questa espressione si modifica nel tempo, possiede una varieta’ di interessanti implicazioni.
● Prognosi. Uno studio recente ha dimostrato che un micro filamento che carica 18.000
cDNA, realizzato per monitorare i geni coinvolti nello sviluppo normale e anormale dei
linfociti, puo’ definire due sottogruppi del diffuso linfoma a grandi cellule B. Uno di questi
possiede l’espressione genica caratteristica delle cellule B dei linfonodi ed è stato associato
ad una prognosi relativamente buona. L’altro ha l’espressione genica caratteristica delle
cellule B attivate ed è stato associato ad una prognosi relativamente infausta. Inoltre, il
valore prognostico si è rivelato indipendente dal limite prognostico standard.
● Stadiazione dei tumori. Si ritiene che, diventando disponibili ulteriori informazioni sulle
modificazioni dell’espressione genica nel tempo, si scoprira’ che i modelli di espressione
sono associati con i diversi stadi dello sviluppo tumorale. Ciò ha delle implicazioni
prognostiche, perché lo stadio della malattia è legato al probabile risultato, ma può anche
avere potere predittivo nel guidare la terapia.
● Identificazione dei bersagli terapeutici. I micro filamenti, permettendo la rapida
identificazione dei geni e dei percorsi importanti per la genesi tumorale, renderanno
razionale lo sviluppo di farmaci, per esempio con l’identificazione di un possibile bersaglio
che influenza lo sviluppo del tumore e con la realizzazione di un agente terapeutico che
interagisca specificamente con il bersaglio, il modello.

● Trattamenti personalizzati. La possibilità di definire sottopopolazioni tumorali che
possiedono caratteristici profili di espressione genica permettera’ la realizzazione di terapie
personalizzate per ogni paziente. Per esempio, un micro filamento che permette di
identificare più di 1.000 mutazioni del gene oncosoppressore p53 può consentire ai medici
di selezionare la terapia adatta per i pazienti affetti da molti differenti tipi di tumore.
Perciò l’utilizzo di micro filamenti per determinare i profili di espressione genica può
potenzialmente fornire informazioni utili in tutti gli stadi della diagnosi e della cura del cancro.
Ma i geni esplicano la loro attività solo attraverso le proteine per cui essi codificano. E, d’altra
parte, le interazioni tra proteine sono complesse e controllano l’espressione genica. Quindi lo
studio dell’espressione proteica è diventato di fondamentale importanza.
Proteomica
La proteomica è lo studio della forma, della funzione e del controllo dei sistemi di proteine
cellulari. L’espressione proteica è dinamica ed essenziale per il mantenimento della funzione
cellulare, in accordo con il progetto determinato dal patrimonio genetico della cellula. Quindi,
la proteomica si occupa di attività e di cambiamento.
L’analisi dell’espressione proteica delle singole cellule è un processo complesso che è stato reso
possibile solo recentemente grazie allo sviluppo della microdissezione laser. Ciò permette di
isolare e trasferire su film, mantenendo intatta la loro morfologia, popolazioni cellulari pure da
regioni specifiche, microscopicamente definite, di un tessuto o un tumore. L’impiego di metodi
immunologici, fondamentalmente migliaia di anticorpi di specificita’ nota su un frammento, ha
reso possibile la misurazione simultanea dell’espressione cellulare di migliaia di proteine.
Queste tecniche, similmente ai micro filamenti di cDNA, consentono l’identificazione delle
fluttuazioni proteiche nei tessuti sani e malati e durante la progressione dalla pre-malignita’ alla
malattia. Il confronto dell’espressione proteica tra campioni tessutali di un singolo paziente può
essere utilizzato come modalità per sviluppare:
● nuove intuizioni biologiche nello sviluppo del cancro
● indizi relativi a nuovi markers diagnostici e prognostici
● strategie per la terapia personalizzata.
È possibile trovare un esempio dell’applicazione della proteimica nello studio della
trasduzione di segnale. Il legame di un fattore di crescita alla cellula causa l’attivazione e la
modificazione dei recettori proteici della superficie cellulare, cioe’ l’immediata risposta avviene
a livello proteico. Poi il recettore deve trasmettere l’informazione al nucleo perché la cellula
possa rispondere al segnale. Questo processo di trasmissione spesso comporta il movimento
fisico delle proteine. In questo caso, solo quando i segnali proteici raggiungono il nucleo vi è
una risposta a livello genico che comporta la sovraregolazione o sottoregolazione della
trascrizione genica. Ma il recettore di segnalazione e le proteine che trasmettono
l’informazione possono anche essere influenzati da altri percorsi proteici che alterano il
risultato finale in termini di trascrizione genica. Questa semplice descrizione dimostra che la
proteomica fornira’ probabilmente informazioni più dettagliate sulle funzioni cellulari che lo
studio dell’espressione genica.
Un’altra applicazione della proteomica è lo studio di come la terapia altera i percorsi di
segnalazione cellulare. Per esempio, è noto che l’anticorpo monoclonale umanizzato
Herceptin ® influenza i percorsi di segnalazione dell’HER2. Ma non è noto attualmente come ciò
7
La proteomica è lo
studio della forma,
della funzione e
del controllo dei
sistemi di proteine
cellulari.
7.5

7
L’analisi con micro
filamenti di cDNA
ha già dimostrato
che l’Herceptin ®
causa dei
cambiamenti nei
profili di
espressione genica
e che questi
cambiamenti
differiscono da
quelli indotti dagli
inibitori delle
proteino-chinasi.
7.6
determini i vantaggi clinici che sono stati documentati con l’utilizzo di questa terapia. L’analisi
con micro filamenti di cDNA ha già dimostrato che l’Herceptin ® causa dei cambiamenti nei
profili di espressione genica e che questi cambiamenti differiscono da quelli indotti dagli
inibitori delle proteino-chinasi. Ma non è noto come ciò sia correlato alla segnalazione
proteica, che costituisce il soggetto d’indagine della proteonimica.
Ulteriori sviluppi degli approcci esistenti
Appare evidente, dalla descrizione dei diversi approcci terapeutici antitumorali che utilizzano
agenti biologici, che per realizzare appieno le loro potenzialita’ è necessario un ulteriore
sviluppo e perfezionamento. Per alcuni approcci, questo richiedera’ una migliore comprensione
di come funzionano i sistemi influenzati dalla terapia e di come vengono influenzati i
meccanismi psicologici. Per altri, che hanno già mostrato vantaggi nella pratica clinica, come
la specificita’ di bersaglio dell’oncogene HER2 che utilizza l’anticorpo monoclonale
umanizzato Herceptin ® , deve essere ancora definito l’uso ottimale dell’agente. I possibili
sviluppi di ogni approccio descritto nel Modulo 6 sono delineati più sotto.
Terapia basata su citochine
Fino ad oggi, la terapia con citochine è stata usata come terapia di supporto per pazienti
sottoposti a terapia antitumorale citotossica e ha prodotto effetti molto generalizzati sul sistema
immunitario, di cui solo alcuni necessari ai fini degli effetti antitumorali delle citochine. Quindi,
gli sforzi di molte ricerche sono attualmente concentrati sullo sviluppo di modalita’ per limitare
gli effetti delle citochine alle sedi del tumore.
Il modo più semplice per limitare l’azione delle citochine alle sedi tumorali è quello di inettare
la molecola direttamente all’interno del tumore. Questo approccio ha mostrato di causare
regressione tumorale e di diminuire la velocita’ di crescita in molti tipi di tumore, utilizzando
l’interleuchina-2 (IL-2). L’effetto sarebbe dovuto all’accumulo di macrofagi e di cellule T, anche
se gli studi su animali indicano che sono coinvolte anche risposte immuni non legate alle cellule
T. L’iniezione intratumorale di IL-2 genera inoltre immunita’ antigene-specifica, con anche
regressione di localizzazioni tumorali a distanza. Un ulteriore perfezionamento di questo
approccio consiste nell’utilizzo di liposomi, microsfere e preparazioni a rilascio ritardato per il
prolungamento dell’attività terapeutica. È anche possibile realizzare con l’ingegneria genetica
dei vettori adenovirus in grado di esprimere citochine. Questi possono poi essere iniettati
all’interno dei tumori, dove realizzano un rilascio localizzato di citochine.
Un altro approccio consiste nel modificare geneticamente le cellule tumorali affinche’
esprimano citochine come le IL-2, interferone-a (IFN-α) e fattori di stimolazione delle colonie, o
combinazioni di questi agenti. L’iniezione di tali cellule all’interno dell’ospite originario può
dare luogo alla regressione tumorale e alla generazione di una risposta immunitaria sistemica
che provoca la regressione di altri tumori. Ciò è dovuto probabilmente alle cellule tumorali che
esprimono citochine, che provocano le risposte dei T linfociti citotossici.
Infine, in relazione alle citochine, la specificita’ di bersaglio diretta al tumore può essere
raggiunta generando proteine di fusione con le citochine. Il partner della proteina di fusione è
generalmente un anticorpo diretto al marker espresso specificamente dal tumore. Fino ad ora
questo approccio è stato studiato solamente in modelli animali.

Terapia anticorpale
La terapia anticorpale costituisce, insieme a quella con citochine, l’unico approccio biologico
di provata efficacia clinica. Inoltre, con l’approvazione di MabThera ® ed Herceptin ® , la terapia
anticorpale è diventata l’unico tipo di terapia mirata attualmente disponibile per l’utilizzo
clinico come terapia antitumorale. Comunque, c’è ancora molto da imparare, sia per quanto
riguarda la selezione degli agenti per utilizzo clinico sia per quanto riguarda l’ottimizzazione
della terapia basata su agenti rivelatisi clinicamente efficaci.
Selezione del bersaglio
I metodi esistenti per la produzione di anticorpi, particolarmente di anticorpi monoclonali
umanizzati che non vengono riconosciuti come estranei dal sistema immunitario umano, sono
in grado di produrre anticorpi ad alta affinita’ con il loro bersaglio. Ciò si riflette nel grande
numero di terapie basate su anticorpi monoclonali umanizzati e chimerici che sono attualmente
oggetto di studio per tipi diversi di tumori come le leucemie, il tumore del polmone e il
melanoma. Inoltre, l’identificazione di bersagli appropriati è probabilmente la sfida più grande
che la terapia basata su anticorpi si trova attualmente ad affrontare, come per esempio
l’identificazione di molecole che sono espresse specificamente da tutti o da una percentuale dei
tumori di un determinato tipo, che hanno un ruolo essenziale nello sviluppo del tumore e sono
accessibili agli anticorpi. L’identificazione del bersaglio si è rivelata problematica in molti tipi
di tumore.
Un esempio è fornito dall’utilizzo di anticorpi diretti al recettore-a dell’IL-2 (IL-2Rα). Questi
anticorpi hanno prodotto qualche successo inibendo la funzione dell’IL-2Rα che ha attività di
stimolazione delle cellule T indipendente dalla presenza dell’IL-2 in alcune leucemie. Ma alcune
leucemie esprimono altri IL-2R e sono responsive ad altre citochine. E quest’ultime non sono
completamente inibite dagli anticorpi anti-IL-2Rα.
Un modo per aggirare questo problema potrebbe essere quello di colpire i recettori o i percorsi
di trasduzione degli elementi che sono condivisi dall’IL-2 e da altre citochine coinvolte nella
proliferazione delle cellule T. Esempi di quanto detto includono IL-2/IL-15Rβ e Jak3,
rispettivamente. Jak3 è oggetto di studi intensivi perché è coinvolto nella segnalazione di
citochine da parte di linfociti e cellule ematopoietiche, ma non da parte delle cellule non
immunologiche.
Utilizzo degli anticorpi per rendere mirate altre terapie
Altri progressi nel campo della terapia anticorpale comprendono l’utilizzo di anticorpi per
rendere mirate alle sedi tumorali terapie più convenzionali. Gli esempi comprendono:
● l’uso di anticorpi per rendere mirati contro i tumori farmaci incapsulati all’interno di lipidi
● transfezione di cellule con geni che codificano per anticorpi o frammenti di anticorpi
affinche’ le cellule esprimano l’anticorpo (conosciuto come intracorpo). L’anticorpo viene
rilasciato nel citoplasma cellulare, si lega alle proteine oncogeniche e sottoregola
l’espressione dell’oncogene. Questo approccio è stato utilizzato per colpire l’HER2 e
provocare la morte cellulare attraverso l’apoptosi
● frammenti di anticorpi a catena singola adesi ai geni possono costituire una modalità per
rendere la terapia genica mirata alle cellule maligne. Questo approccio può essere
utilizzato per colpire il gene della timidin-chinasi nelle cellule carcinoembrioniche che
sovraesprimono l’antigene. Quando attivata da ganciclovir, la timidin-chinasi è un gene
suicida che provoca la morte cellulare.
7
La terapia
anticorpale
costituisce . . .
l’unico approccio
biologico di
provata efficacia
clinica.
. . . progressi nel
campo della
terapia anticorpale
comprendono
l’utilizzo di
anticorpi per
rendere mirate alle
sedi tumorali
terapie più
convenzionali.
7.7

7
. . . l’efficacia delle
immunotossine è
stata inferiore alle
aspettative e la
significativa
tossicita’ si è
rivelata il loro
problema
principale.
La rapidita’ dello
sviluppo degli
agenti
biologici . . . non
ha ancora
permesso di
definire lo scenario
in cui utilizzare
con più efficacia
questi agenti e
come utilizzarli in
relazione alle
terapie esistenti.
7.8
Sviluppi delle immunotossine
Come trattato nel Modulo 6, l’efficacia delle immunotossine è stata inferiore alle aspettative e
la significativa tossicita’ si è rivelata il loro problema principale. Ciò ha portato a riconsiderare
il modo in cui potrebbero essere utilizzate le immunotossine. Le ricerche attuali stanno
esaminandone l’impiego sulla malattia residuale minima, in particolare come terapia
adiuvante, quando sono sufficienti una o due somministrazioni a basso dosaggio. Questo
approccio limita la tossicita’, perché non sono necessarie alte dosi, e permette di superare i
problemi associati alla risposta immunitaria alle immunotossine, perché non sono richieste
somministrazioni multiple. Altri modi per aumentare l’efficacia o la tollerabilita’ delle
immunotossine sono:
● riduzione della dimensione degli anticorpi per diminuirne l’immunogenicita’ e aumentarne
la penetrazione tessutale
● indagine su tossine differenti, più piccole dei composti esistenti e non basate su proteine, e
quindi intrinsecamente meno immunogeniche. Gli esempi includono tossine fungine come le
mitogilline, “tossine” umane come il fattore di necrosi tumorale e tossine citolitiche che non
devono essere internalizzate perché provocano il danneggiamento della membrana
cellulare
● introduzione di nuovi metodi di distribuzione, in particolare cellule che si localizzano sui
tumori e secernono immutossine
● utilizzo di combinazioni di immunotossine con l’obiettivo di uccidere popolazioni cellulari
tumorali eterogenee che residuano dopo “terapia di debulking”
● utilizzo di agenti in grado di aumentare l’azione delle immunotossine
● utilizzo di immunotossine in combinazione con o pre-chemioterapia per ottenere un
vantaggio dai loro effetti di sensibilizzazione alla chemioterapia.
La maggior parte di questi approcci è stata limitata all’utilizzo in modelli animali. Lo sviluppo
clinico richiede un’accurata pianificazione per essere certi che non si riproponga la grave
tossicita’ sperimentata con gli approcci precedenti.
Ottimizzare l’utilizzo delle terapie esistenti basate su anticorpi monoclonali: l’esempio
dell’Herceptin ®
Come identificare l’uso ottimale degli anticorpi monoclonali nella pratica clinica è argomento
di grande interesse. La rapidita’ dello sviluppo degli agenti biologici e la loro conseguente
introduzione nella pratica clinica non ha ancora permesso di definire lo scenario in cui
utilizzare con più efficacia questi agenti e come utilizzarli in relazione alle terapie esistenti. Ciò
non differisce dalla situazione attuale per molti agenti chemioterapici. Resta controverso, per
esempio, l’impiego ottimale del taxane paclitaxel nella cura del tumore della mammella: nel
Nord America, ma non nel resto del mondo, il suo uso nella terapia adiuvante è stato definito
come parte della terapia sequenziale con antracicline. Comunque, c’è più interesse per
stabilire il miglior impiego degli agenti biologici e ciò è dovuto alla novita’ di queste terapie e
alla conseguente potenzialita’ nel fornire informazioni e guida per l’introduzione e il testing di
simili terapie future. Le considerazioni da tenere nel dovuto conto quando si indaga
sull’impiego ottimale degli agenti biologici possono essere illustrate utilizzando l’esempio
dell’Herceptin ® .
Il preciso meccanismo d’azione dell’Herceptin ® è già stato completamente definito, ma
differisce da quello di tutti gli altri agenti antitumorali d’uso clinico per la cura del tumore della

mammella in quanto colpisce i percorsi di segnalazione e l’espressione genica della cellula.
Ciò implica che agenti citotossici ed Herceptin ® producono probabilmente effetti complementari
sulle cellule tumorali. Sfruttare questo potenziale pienamente può produrre una combinazione
che non è stata studiata dai trials più importanti (descritti nel Modulo 6) o può richiedere
approcci diversi in base ai pazienti e alle caratteristiche del tumore oltre che allo status
dell’HER2.
Alcuni indizi delle possibili risposte dei pazienti alla terapia combinata con Herceptin ® possono
essere ottenuti dagli studi preclinici (Tavola 7.1). Sebbene questi dati non possano essere
considerati predittivi della risposta clinica, possono indicare quali combinazioni giustificano
maggiormente ulteriori indagini, guidando la definizione dei trials clinici.
Tavola 7.1. Effetto dell’Herceptin ® e di diversi agenti
chemioterapici su linee cellulari HER2 positive del tumore della
mammella.
Effetti delle combinazione
Sinergia Addizione Antagonismo
Vinorelbina Doxorubicina Methotrexate
Docetaxel/carboplatino Paclitaxel Gemcitabina
Docetaxel Epirubicina 5-fluorouracile
Etoposide
Cyclophosphamide
Paclitaxel/carboplatino
Thiotepa
Cisplatino
Liposomal doxorubicina
Vinblastina
La Tavola 7.2 mostra i risultati recenti di studi clinici con Herceptin ® . I tassi di risposta con
Herceptin ® più vinorelbine o paclitaxel somministrato ogni sette giorni sono più alti di quelli
osservati con la somministrazione ogni 3 settimane di paclitaxel o antracicline/ciclofosfamide.
In aggiunta, sono state studiate anche altre combinazioni, inclusi agenti ormonali, antracicline
oltre che doxorubicina e analoghi del platino.
Tavola 7.2. Efficacia dell’Herceptin ® come monoterapia e in
diverse combinazioni in pazienti HER2 positive.
Percentuale di rispotta
Herceptin ® prima linea n (%)
Prima linea Herceptin ® + ogni 3 settimane paclitaxel* 92 49
Herceptin ® + paclitaxel settimanale 95 80.5
Herceptin ® + vinorelbina* 30 80
Herceptin ® + capecitabina 18 47
Seconda/terza-linea Herceptin ® monoterapia* 172 18
Prima linea Herceptin ® monoterapia* 87 35
*Sono dati certi su pazienti HR2 altamente positive.
. . . agenti
citotossici ed
Herceptin ®
producono
probabilmente
effetti
complementari
sulle cellule
tumorali.
7
7.9

7
Poiche’ le pazienti
HER2 positive sono
colpite da un
tumore aggressivo
e hanno diagnosi
infausta a tutti gli
stadi della
malattia, sarebbe
logico colpire
questi tumori
precocemente.
7.10
Un altro interessante sviluppo riguarda gli studi che analizzano la frequenza di
somministrazione dell’Herceptin ® . Con il progredire delle scoperte relative a come l’Herceptin ®
si comporta nell’organismo, è diventato chiaro che dosi più alte permangono nell’organismo
più a lungo. Ciò costituisce il fondamento logico che è alla base di un trial riguardante la
somministrazione di Herceptin ® ogni tre settimane (8mg/kg dose iniziale seguita da 6mg/kg a
settimana), che ha dimostrato che questo regime è ben tollerato e produce concentrazioni di
Herceptin ® nel siero simili a quelle osservate nei trials più importanti dedicati all’Herceptin ® .
È stata anche oggetto di indagine la frequenza ottimale di somministrazione dell’Herceptin ® ,
sia quando viene utilizzato come terapia adiuvante sia come terapia della malattia metastatica.
Come per la maggior parte delle nuove terapie antitumorali, fino ad oggi gli studi dedicati
all’Herceptin ® si sono concentrati sulla malattia metastatica. Pero’ le anormalita’ HER2 si
verificano precocemente durante lo sviluppo del tumore della mammella, sicuramente prima
dello sviluppo della malattia invasiva. Poiche’ le pazienti HER2 positive sono colpite da un
tumore aggressivo e hanno diagnosi infausta a tutti gli stadi della malattia, sarebbe logico
colpire questi tumori precocemente. Pertanto, trials cominciati recentemente (il trial HERA in
Europa e i trials NSABP e Intergroup nel Nord America) stanno esaminando l’efficacia e la
sicurezza dell’Herceptin ® come terapia adiuvante nel tumore primitivo della mammella.
Infine, è importante considerare che altri tumori oltre a quelli della mammella possono essere
HER2 positivi, tra cui il tumore della vescica, del pancreas e dello stomaco. Ciò significa che
l’Herceptin ® è potenzialmente efficace anche per questi tipi di tumore.
I trials sopra descritti indicano la portata richiesta alle ricerche attualmente in corso se si vuole
sfruttare pienamente le caratteristiche dell’agente biologico più utile per la terapia. Inoltre, essi
illustrano le potenzialita’ di questi agenti se utilizzati in combinazioni che produrranno i
maggiori benefici sia in termini di risultati che di tollerabilita’ per un dato paziente. Appare
significativa anche la possibilita’ di estendere l’utilizzo delle terapie anticorpali mirate. Inoltre,
è evidente che diventando meglio conosciuti il meccanismo di attività di questi agenti e i loro
bersagli, si potranno probabilmente realizzare ulteriori vantaggi clinici. Infine, gli agenti
biologici mirati, che forniscono un significativo vantaggio clinico aggiuntivo rispetto alla
terapia standard, possono essere introdotti velocemente e con sicurezza mentre si continua a
studiare la gamma di possibili utilizzi di queste terapie.
Vaccini
Il futuro degli approcci con vaccini antitumorali appare essere in:
● indagine sugli effetti della somministrazione di chemioterapia, citochine ed altri agenti in
concomitanza con il vaccino
● co-somministrazione di cellule dendritiche con vaccini di lisato tumorale. Questo approccio
ha dimostrato di possedere attività antitumorale in pazienti affetti da melanoma
● sviluppo di vaccini virali che utilizzano virus come i poxvirus che sono già stati largamente
studiati per l’impiego nella vaccinazione contro altre malattie. La ragione dell’utilizzo di
vaccini virali è che antigeni che non stimolano la risposta immunitaria quando somministrati
da soli, la stimolano quando sono espressi da virus. Un esempio è l’espressione
dell’antigene carcinoembrionico da parte di virus vaccino, che stimola una forte risposta
immunitaria mentre l’antigene carcinoembrionico da solo non la stimola. Altri possibili
sviluppi in questo campo comprendono lo modificazione degli agenti per renderli più
immunogenici prima dell’espressione in virus e l’espressione di antigeni multipli

● uso di adenovirus come vettori (vedi Modulo 6) per modificare geneticamente sia le cellule
presentatrici di antigene sia le cellule dendritiche o direttamente le cellule tumorali (Figura
7.1). Gli adenovirus trasferiscono i geni alle cellule dendritiche o alle cellule tumorali più
efficacemente di altri metodi di trasferimento e sono facilmente manipolabili. In questo caso,
l’espressione del gene trasferito da parte delle cellule dendritiche porta alla produzione
dell’antigene tumorale e quindi a una continua fornitura di antigene per la presentazione
alle cellule T. Nel caso di cellule tumorali, il trasferimento di gene in vivo o in vitro potrebbe
coinvolgere geni di citochine che aumentano l’immunogenicita’ del tumore. Entrambi questi
approcci restano sperimentali e non sono attualmente progrediti oltre i modelli animali.
A)
B)
Terapia genica
1. Clone di gene
di citochina
APC
2. APCs infetta con
vettore di adenovirus
codificante il TAA
APC
3. Le APCs modificate
stimolano le cellule T
Gene di citochina Adenovirus
4. Cellule citotossische
lisano il tumore
Cellula T
Adenovirus
Cellula T
Gene TAA
2. Cellula tumorale infettata da
vettore di adenovirus che codifica
la citochina
Cellula tumorale
3. La cellule tumorali modificate
stimolano le cellule T
1. Clone del
gene TAA
Cellula tumorale
4. La cellule T citotossiche
lisano il tumore
Figura 7.1. Modificazione genetica delle cellule tumorali con l’utilizzo di adenovirus. A) Trasferimento
genico direttamente alle cellule tumorali; B) trasferimento genico all’interno di cellule presentatrici di
antigene (APCs) che comporta la stimolazione di cellule T e la lisi tumorale. Riprodotta, con licenza,
da Principles and Practice of the Biological Therapy of Cancer. Philadelphia: LippincottWilliams and
Wilkins, 2000.
Come precedentemente notato, la maggior parte dei trials clinici dedicati alla terapia genica
condotti fino ad oggi hanno rivelato un trasferimento genico poco efficiente e/o breve durata
di espressione. Questa è una sfida che deve essere superata e viene indirizzata dagli sforzi
delle ricerche dedicate al miglioramento dei sistemi di vettore. Inoltre, devono essere valutati
anche i sistemi di distribuzione, con l’obiettivo di consentire un’efficace distribuzione genica
agli organi solidi ed assicurare l’esposizione delle cellule bersaglio. È improbabile che una
tecnica di distribuzione sia efficace per tutti i tipi di tumore, ma sono possibili progressi per
alcuni tipi tumorali.
Altri sviluppi coinvolgeranno l’indagine sull’utilizzo di diversi bersagli per la modificazione
genetica. I tipi di cellule che sono attualmente studiate come bersagli per la modificazione
genica includono:
● linfociti da utilizzare per immunoterapia adottiva, cioe’ per fornire l’immunita’ ai pazienti
piuttosto che stimolare l’attività immunitaria. L’obiettivo del trasferimento genico è quello di
aumentare l’efficacia dell’immunita’ adottiva o aumentarne la sicurezza. Gli esempi di geni
che possono essere trasferiti comprendono quelli che codificano per i recettori delle cellule T
per alterare la specificita’ delle cellule T e geni suicidi per consentire la prevenzione della
tossicita’ a stadi specifici del trattamento
7
Angiogenesis is
the formation of
new blood vessels.
7.11

7
. . . il p53 e i
fattori dei percorsi
p53-mediati
possono costituire
bersagli critici per
la progettazione
razionale di agenti
antitumorali.
L’angiogenesi è la
formazione di
nuovi vasi
sanguigni.
7.12
● cellule staminali, la cui modificazione potrebbe avere potenzialmente un effetto a lungo
termine sul processo della malattia in pazienti oncologici. Esempi di modificazioni
potenzialmente di grande valore comprendono il trasferimento di geni della chemioterapiaresistenza
e la sostituzione di geni in disturbi causati dalla mancanza di un singolo gene.
Terapia genica con p53
Dato il ruolo fondamentale del p53 nel “checkpoint” del ciclo cellulare e nell’apoptosi, e la
prevalenza delle mutazioni del gene p53 nei tumori umani, il p53 è stato identificato come un
potenziale bersaglio per la terapia antitumorale. Pertanto, il p53 e i fattori dei percorsi p53mediati
possono costituire bersagli critici per la progettazione razionale di agenti antitumorali.
Una strada terapeutica potrebbe essere lo sfruttamento dei meccanismi coinvolti nella normale
regolazione della conformazione del p53. Per esempio, il ripristino di legami specifici del DNA
da parte del p53 potrebbe portare potenzialmente all’attivazione di “wild-type” di geni
bersaglio p53, alla soppressione della proliferazione cellulare e all’induzione di apoptosi.
Sono in corso studi preclinici per valutare il potenziale terapeutico della terapia genica
antitumorale virus-mediata con p53. Questi studi indicano che la sostituzione genica del p53
può rappresentare un nuovo agente terapeutico per tumori quali il tumore anaplastico di
Wilms.
Terapia cellulare
Come trattato nel Modulo 6, esiste una considerevole sovrapposizione tra terapie cellulari,
vaccini antitumorale e terapia genica. E le prospettive future per questo tipo di terapia sono
simili a quelle descritte sopra. Sviluppi specifici saranno probabilmente focalizzati sulle cellule
dendritiche, in particolare sulle tecniche che comportano il carico di antigeni tumorali da parte
di queste cellule per stimolare una forte risposta da parte delle cellule T, e la modificazione
genetica delle cellule immunitarie vergini per produrre cellule effettrici specifiche
immunocompetenti.
Nuovi approcci: angiogenesi tumorale come bersaglio
L’angiogenesi è la formazione di nuovi vasi sanguigni. Questo processo è regolato da una
famiglia di fattori di crescita endoteliali vascolari (VEGF) e recettori, che potrebbero anche
essere coinvolti nella linfoangiogenesi (la formazione di nuovi vasi linfatici), e angiopoietina.
L’angiogenesi si verifica in origine durante lo sviluppo embrionico, ma anche sotto l’influenza
di condizioni fisiologiche strettamente controllate come la guarigione di ferite o durante il ciclo
mestruale. Il controllo dell’angiogenesi in questi casi è complesso e, nel caso della guarigione
di ferite, è dovuto all’espressione di inibitori e stimolatori dell’angiogenesi a breve termine
come i VEGF.
Difetti nella regolazione dell’angiogenesi si osservano in molte malattie, tra cui non ultima il
cancro. L’angiogenesi è essenziale per la crescita dei tumori; se non si realizza essi non
possono svilupparsi aprossimativamente oltre i 2mm di grandezza. Raggiunta questa
dimensione, la morte cellulare compensa l’aggressiva proliferazione cellulare caratteristica dei
tumori. I tumori solidi che crescono oltre questa dimensione trovano poi delle modalità per
invadere i tessuti circostanti e per stimolare la crescita di vasi sanguigni per rifornirsi di
sostanze nutrienti. Questo obiettivo viene raggiunto per mezzo di un grande numero di
meccanismi che comportano l’espressione di metalloproteasi e permettono l’invasione tessutale,
e fattori angiogenici che attivano e stimolano le cellule vascolari endoteliali (Figura 7.2). Così
come consente ai tumori di crescere oltre il limite dei 2mm di grandezza, l’angiogenesi rende
possibile la formazione di metastasi perché è per mezzo dell’angiogenesi che le cellule
tumorali entrano nel flusso sanguigno.

Matrice
Fattori
angiogenici Il feedback stimola
la crescita tumorale
Cellule vascolari
endoteliali
Metastasi
Cellule tumorali
Produzione di
metalloproteasi
Degradazione della
matrice
Vascolarizzazione tumorale e
crescita invasiva
Figura 7.2. Rappresentazione schematica degli eventi che portano all’angiogenesi tumorale e alla
formazione di metastasi. Le cellule tumorali rilasciano fattori angiogenici, che stimolano le cellule
vascolari endoteliali, e la metalloproteasi, che degradano i tessuti circostanti, realizzando la
vascolarizzazione tumorale, la crescita invasiva e la formazione di metastasi.
L’importanza riconosciuta dell’angiogenesi nello sviluppo dei tumori e la caratterizzazione dei
diversi fattori che sono coinvolti nella stimolazione di questo processo rendono l’angiogenesi
un attraente bersaglio terapeutico. Gli agenti anti-angiogenici possono produrre risposte più
durature grazie alla riduzione dell’apporto ematico al tumore (Figura 7.3.).
Crescita tumorale
Tempo
Chemioterapia sola
Chemioterapia + agente
anti-angiogenico
Figura 7.3. L’illustrazione mostra il possibile effetto di agenti anti-angiogenici sulla durata della
risposta alla terapia.
7
7.13

7
7.14
Molti composti sono stati studiati per la loro capacità di inibire l’angiogenesi tumorale, e molti
di questi sono agenti biologici.
● Marimastat. È un derivato solubile dell’acido idrossaminico basato sulla struttura del
collagene, il substrato naturale per la matrice delle metalloproteasi, che è l’unico inibitore di
matrice delle metalloproteasi ad essere stato sottoposto a trials di fase III. I risultati sono stati
diversi, perché un trial ha mostrato risultati equivalenti alla gemcitabina per il tumore del
pancreas, un altro ha mostrato per il tumore dello stomaco un aumento della sopravvivenza
rispetto a un placebo, ed un terzo non ha mostrato benefici. La tossicita’ ha incluso astenia
e poliartrite reversibile.
● BAY12-9566. Questo inibitore strutturalmente distinto della matrice delle metalloproteasi è
un analogo dell’acido butanoico ed è più selettivo del marimastat, che inibisce solamente la
matrice delle metalloproteasi 2 e 9. Comunque, esso sembra aver ridotto la sopravvivenza
nel caso di tumore del polmone a piccole cellule e il suo sviluppo è stato sospeso.
● Anticorpi monoclonali anti-VEGF. Il rhuMab VEGF è un anticorpo monoclonale umanizzato
ricombinante sviluppato per colpire il più importante fattore di crescita coinvolto
nell’angiogenesi (VEGF). Esso ha mostrato di essere ben tollerato, allo stesso modo delle
altre terapie mirate anticorpali come l’Herceptin ® , e ha prodotto risposte in pazienti
oncologici.
● Vitaxin. È un anticorpo monoclonale umanizzato diretto a una proteina che è espressa ad
alti livelli dalla neovascolarizzazione tumorale (integrina αvβ3). Vitaxin ha mostrato attività
antitumorale nei primi trials clinici.
● Frammenti di proteina regolatrice della crescita. Endostatina e angiostatina sono formate
dalla scissione proteolitica, rispettivamente, del collagene XVII e del plasminogeno. Queste
molecole sono inibitori specifici e potenti della proliferazione delle cellule endoteliali (Figura
7.4).
Volume tumorale (mm 3 )
600
500
400
300
200
100
–19 0 4 8 12 16 20 24 28
Inizio del trattamento
Fisiologica
Angiostatina
Giorno di trattamento
Figura 7.4. Effetto dell’angiostatina sulla crescita di xenotrapianti di tumore della prostata nei topi.
In topi trattati con un placebo salino (linea tratteggiata) i tumori crescono rapidamente, mentre
l’angiostatina rallenta la crescita tumorale e induce la regressione del tumore. Riprodotta, con
licenza, da Principles and Practice of the Biological Therapy of Cancer. Philadelphia: Lippincott
Williams and Wilkins, 2000.

● IM862. Dipeptide dell’L-glutamyl-L-tryptophan isolato dal timo, l’IM862 inibisce
l’angiogenesi e possiede in vitro proprieta’ immunomodulatrici. Questo composto ha
mostrato una considerevole attività nel sarcoma di Kaposi e lo si sta studiando per altri tipi
di tumore.
● Interferon-α. Questa citochina è già largamente utilizzata nella cura del cancro, ma è il
primo agente anti-angiogenico ad avere mostrato di essere attivo nel trattamento
dell’emangioma e dei tumori avanzati giganti dell’osso.
Questo elenco, che riguarda solo alcuni degli agenti biologici anti-angiogenici attualmente
oggetto di ricerca, dimostra che si è solamente cominciato ad indagare gli utilizzi potenziali
degli agenti biologici nella terapia antitumorale. Inoltre, esso illustra la possibilita’ di colpire
uno stesso problema utilizzando approcci differenti e che è possibile colpire stadi differenti di
un processo complesso.
Sommario: le implicazioni per i pazienti oncologici
Appare chiaro che gli approcci biologici alla cura dei tumori possono fornire ai professionisti
che operano nel settore oncologico una grande varieta’ di nuove entità terapeutiche.
L’esperienza con i relativamente pochi agenti biologici che hanno ricevuto l’approvazione per
l’uso clinico indica che questi nuovi farmaci offriranno probabilmente significativi vantaggi in
una vasta gamma di applicazioni. Inoltre, dati i rapidi progressi della nostra conoscenza dei
complessi percorsi biologici convolti nello sviluppo, mantenimento e metastizzazione del
cancro, e del funzionamento del sistema immunitario, è probabile che si assistera’ alla
ridefinizione delle strategie esistenti e allo studio di nuove strategie biologiche.
L’attenzione alle terapie biologica come modalità d’avanguardia nella gestione dei tumori avrà
le sue maggiori implicazioni nel modo in cui verranno curati i pazienti oncologici. Come
indicano le discussioni sull’utilizzo dei micro filamenti nei profili genici e la proteonimica, i
tumori saranno sempre meglio caratterizzati a livello molecolare. Quando saranno chiariti gli
effetti di più geni e proteine sul comportamento dei tumori, la caratterizzazione tumorale
diventera’ un importante strumento per la determinazione della terapia migliore da offrire ai
pazienti oncologici. Ciò fornira’ informazioni sulla sensibilità o resistenza di un tumore alle
terapie, e su quali combinazioni terapeutiche hanno maggiori probabilita’ di essere efficaci. Le
terapie biologiche avranno un ruolo importante nell’individualizzazione terapeutica perche’
molti di questi agenti sono realizzati per colpire specifiche anormalita’.
Questi cambiamenti nelle modalità di gestione dei tumori influenzeranno la pratica oncologica,
particolarmente in relazione alle informazioni da fornire ai pazienti. Una implicazione della
caratterizzazione tumorale è che due pazienti con tumori clinicamente simili riceveranno
terapie differenti. Le ragioni di tale strategia terapeutica dovranno essere comunicate ai
pazienti, e in questo senso molti infermieri stanno già acquistando una preziosa esperienza
con la gestione delle cure offerte a donne affette da tumore metastatico della mammella
selezionate per la terapia con Herceptin. Altri cambiamenti riguarderanno sia gli effetti
collaterali, molti dei quali diventeranno più lievi e transitori rispetto a quelli associati alla
chemioterapia citotossica, sia la durata della terapia. Probabilmente molti agenti biologici,
particolarmente gli anticorpi, le citochine e le terapie cellulari, verranno utilizzati per periodi
prolungati nei pazienti che rispondono alla terapia per assicurare una soppressione tumorale
continuativa. Ciò richiede un cambiamento nel modo di pensare, perché l’attenzione sarà
meno concentrata sul trattamento della malattia e sarà la prevenzione della progressione
tumorale ad acquisire sempre maggiore importanza.
7
. . . gli approcci
biologici alla cura
dei tumori possono
fornire ai
professionisti che
operano nel settore
oncologico una
grande varieta’ di
nuove entità
terapeutiche.
Le terapie
biologiche
avranno un ruolo
importante
nell’individualizza
zione terapeutica
perche’ molti di
questi agenti sono
realizzati per
colpire specifiche
anormalita’.
7.15

7
7.16
Riassumendo, gli attuali progressi tecnologici, la caratterizzazione tumorale e la terapia
biologica avranno le seguenti implicazioni.
● Diventera’ più comune l’utilizzo di terapie mirate, in particolare di agenti biologici.
● L’efficacia della cura migliorera’ perché i percorsi cellulari essenziali al mantenimento del
tumore potranno essere bloccati o attivati selettivamente in modo appropriato.
● Sarà minimizzata la tossicita’ associata alla cura del cancro perché le cellule tumorali
potranno essere trattate selettivamente utilizzando la terapia mirata.
● La terapia sarà individualizzata in base alle caratteristiche intrinseche del tumore,
consentendo ai pazienti oncologici di ricevere una cura personalizzata per ottenere i
migliori risultati possibili.
● Gli infermieri specializzati in oncologia acquisiranno un ruolo sempre più importante nel
fornire ai pazienti oncologici informazioni riguardanti:
– l’impatto sulla prognosi e sul comportamento tumorale dei fattori cellulari
– la diagnosi, la caratterizzazione tumorale e l’individualizzazione della cura
– cosa aspettarsi dalle nuove terapie biologiche mirate, compresi benefici ed effetti
collaterali.

Questionario di auto valutazione
1. Com’è noto i tumori sono causati da un’accumulazione di alterazioni genetiche. Descrivi
quali approcci potrebbero essere utilizzati per identificare le combinazioni di differenti
alterazioni genetiche in un singolo tumore.
2. Descrivi le implicazioni pratiche, cliniche, dei profili di espressione genica.
3. Scegli l’affermazione più appropriata tra quelle della selezione fornita e inseriscila nelle
frasi che seguono.
i percorsi cellulari di segnalazione e la trasduzione di segnale
lo studio dell’espressione genica
migliaia di anticorpi di specificita’ nota in un frammento
la forma, la funzione e il controllo dei sistemi di proteine cellulari
le strategie per la terapia personalizzata
a. La proteomica è lo studio di.....................................................................................
b. L’espressione proteica di singole cellule può essere studiata utilizzando un sistema che è
fondamentalmente...................................................................................................
c. Il confronto dell’espressione proteica tra campioni tessutali di un singolo paziente può
essere utilizzato per sviluppare.................................................................................
d. La proteomica può essere utilizzata in una varieta’ di modi tra cui lo di........................
….........................................................................................................................
e. La interrelazione e la complessita’ delle interazioni proteiche significa che la proteomica
produrrà probabilmente informazioni più dettagliate sulle funzioni cellullari che ............
……………………………………………………………………….....................................
4. Alcuni possibili progressi sono basati su un ulteriore sviluppo degli approcci esistenti.
Suggerisci un modo in cui potrebbero essere migliorate sia le terapie basate su citochine
sia quelle anticorpali.
e. The inter-relationships and complexity of protein interactions means that proteomics
is likely to produce more detailed information about cell function than
……......................................................................................................................
7
7.17

7
7.18
5. L’angiogenesi – la formazione di nuovi vasi sanguigni – è essenziale per la crescita
tumorale. Scegli, dalla selezione qui di seguito, l’annotazione appropriata per completare il
diagramma che identifica gli eventi fondamentali che portano all’angiogenesi tumorale e
alla formazione di metastasi.
Fattori angiogenici Cellule endoteliali vascolari
Metastasi Proliferazione e invasione
Vascolarizzazione
e crescita
Cellule tumorali
6. Discuti brevemente, dal punto di vista di un infermiere oncologico specializzato, l’impatto
potenziale delle terapie biologiche per la gestione e la cura dei pazienti.
Le risposte a queste domande sono a pagina 8.12.
Le cellule tumorali
entrano nel sangue

Risposte ai questionari di auto valutazione
Modulo 1. Il cancro attraverso il tempo
1. Il cancro rappresenta un problema sanitario globale ma ci sono varianti internazionali circa
l’incidenza e il tipo di tumore associate alla mortalita’. Quali fattori influenzano tali
differenze?
Variazioni dell’incidenza e del tipo di tumore riflettono differenze di fattori ambientali,
come la dieta o l’uso di tabacco, che influenzano lo sviluppo del cancro e possibili
differenze genetiche tra popolazioni. Anche la diagnosi precoce e lo screening con i
consenguenti interventi terapeutici appropriati possono influenzare la mortalita’ dovuta al
cancro. Comunque, i tassi di sopravvivenza totale sono rimasti stabili – i pazienti colpiti da
tumore possono vivere più a lungo ma, generalmente, moriranno ancora a causa del
cancro.
2. La prevenzione del cancro può essere divisa in primaria, secondaria e terziaria. Per
piacere fai quattro esempi per le misure che possono essere usate come prevenzione
primaria, tre per la secondaria e due per la terziaria.
Le misure preventive primarie sono basate sugli agenti causali (carcinogeni) convolti
nell’iniziazione e sviluppo del cancro (carcinogenesi). Si tratta soprattutto di fattori
ambientali e relativi allo stile di vita. Gli approcci preventivi comprendono:
● non fumare
● evitare l’eccessiva esposizione al sole
● bere alcolici con moderazione
● adottare regimi dietetici salutari
● praticare regolarmente esercizio fisico ed evitare l’eccessivo aumento di peso
● quando possibile evitare l’esposizione a carcinogeni noti e, in caso di esposizione
inevitabile, prendere ogni precauzione necessaria.
La prevenzione secondaria coinvolge la diagnosi precoce allo scopo di massimizzare gli
effetti della cura. Le misure includono:
● campagne educative per aumentare la conoscenza dei tumori e incoraggiare
l’autoesame e il monitoraggio di ogni cambiamento, affinche’ venga ricercato
precocemente il consiglio del medico
● vigilanza sui tumori e screening:
– striscio cervicale
– sigmoidoscopia
– test del sangue occulto nelle feci
– esaminazione digitale rettale
– mammografia
● Test dei markers biochimici del cancro (per esempio i livelli sanguigni del CA 125 nel
tumore dell’ovaio) o fattori di possibile predisposizione genetica (per esempio i geni
BRCA1 e BRCA2 nel tumore della mammella) in individui ad alto rischio.
Appendice
8
8.1

8
8.2
La prevenzione terziaria è basata sugli approcci chirurgico o farmacologico relativamente
agli individui ad alto rischio oncologico. Le misure preventive includono:
● hirurgia profilattica (per esempio la mastectomia per le donne ad alto rischio di
familiarita’ per il tumore della mammella)
● chemioprevenzione (per esempio proponendo la chemioterapia ad individui ad alto
rischio). L’efficacia e i rischi di questo approccio sono attualmente oggetto di indagine: il
rapporto rischio/benefici deve essere attentamente considerato.
3. Le opzioni di trattamento oncologico dipendono dallo stadio del tumore. Per piacere
identifica e definisci tre obiettivi principali dell’intervento chirurgico.
● Preventivo - per rimuovere una formazione che non è maligna ma che è nota per essere
associata allo sviluppo della malignita’.
● Diagnostico - per asportare campioni di tessuto per le analisi di laboratorio a conferma
della diagnosi e per l’identificazione del cancro.
● Di stadiazione - per determinare l’estensione della malattia.
● Curativo - per asportare il tumore quando localizzato con la speranza di rimuovere tutto
il tessuto tumorale.
● Palliativo - per trattare le complicazioni della malattia avanzata, come il dolore, e
migliorare la qualità di vita.
● Di supporto - di supporto al trattamento, per esempio posizionando una linea infisionale
che sia di aiuto nella somministrazione della cura.
● Ricostruttivo – per ricostruire l’aspetto di una persona o la funzione di un organo o di
una parte del corpo.
4. Altre opzioni di trattamento per il cancro comprendono la radioterapia, l’ormonoterapia e
la chemioterapia. Definisci brevemente e sottolinea gli obiettivi principali di ciascun
approccio ed identifica alcuni effetti collaterali comuni per ogni terapia.
● La radioterapia utilizza particelle ad alta energia o onde come i raggi X o i raggi
gamma per distruggere o danneggiare le cellule tumorali. Ma nel momento in cui la
radioterapia distrugge le cellule tumorali essa estende i suoi effetti anche su alcune delle
cellule normali che si trovano vicine. Questi effetti non specifici possono causare una
grande quantità di effetti collaterali, tra cui: astenia; tossicita’ ematologica; stomatiti;
danni alla cute; perdita dell’appetito; raucedine; perdita dei capelli; difficoltà alla
deglutizione; nausea e vomito; e diarrea. L’incidenza di questi effetti collaterali varia a
seconda della sede irradiata e della dose di radiazione, e inoltre differisce da persona
a persona.
● L’ormonoterapia è il trattamento con farmaci che interferiscono con la produzione o
l’attività ormonale, o la rimozione chirurgica di ghiandole che producono ormoni per
uccidere le cellule tumorali o per rallentare la loro crescita. Sebbene sia associata con
un numero di effetti collaterali inferiore rispetto alla chemioterapia, i pazienti sottoposti a
terapia ormonale possono sperimentare: vampate e sudorazione; nausea, diarrea e
dispepsia; aumento di peso; modificazioni del ciclo mestruale; crampi muscolari;
modificazioni del tono dell’umore; reazioni allergiche; mal di testa; e trombosi.

● La chemioterapia è l’utilizzo di farmaci per curare il cancro e la sua azione si esplica
con l’uccisione delle cellule che si replicano rapidamente. È essenziale un equilibrio tra
la specificita’ del bersaglio e l’uccisione delle cellule tumorali, e la distruzione non
specifica di cellule normali. La natura non specifica della chemioterapia comporta la sua
associazione con significativi effetti collaterali tra cui: soppressione del midollo osseo
(riduzione della conta dei globuli bianchi e rossi e della conta delle piastrine) che porta
ad effetti ematologici avversi e infezioni; perdita dei capelli; perdita di appetito e di
peso; stomatiti ed esofagiti; nausea e vomito; stitichezza; modificazioni del gusto;
diarrea; astenia; danni cardiaci; modificazioni del SNC; danni polmonari, epatici,
renali e dei tessuti riproduttivi.
5. Descrivi gli approcci per migliorare la specificita’ e l’obiettivo delle terapie antiblastiche.
Attualmente, uno dei principali approcci per lo sviluppo di agenti antitumorali mirati è la
terapia biologica, o immunoterapia. La terapia biologica è basata su componenti del
sistema immunitario, è realizzata specificamente per colpire le cellule tumorali lasciando
intatte le cellule normali, e lavora stimolando o imitando le difese naturali dell’organismo: il
sistema immunitario.
Modulo 2. Controllo della crescita cellulare e cancro
1. Quali caratteristiche distinguono le cellule tumorali dalle cellule normali?
Le cellule tumorali possiedono due caratteristiche che le distinguono dalle cellule normali:
proliferano (crescono rapidamente) a dispetto dei normali sistemi di controllo della crescita
e sono inoltre descritte come neoplastiche; e possiedono caratteristiche speciali che
consentono loro di invadere e colonizzare i tessuti circostanti. Ciò significa che si tratta di
cellule maligne. La divisione cellulare, la crescita, la differenziazione e la morte cellulare
programmata (apoptosi) sono elementi importanti del normale funzionamento cellulare. La
rottura dell’equilibrio tra morte cellulare e generazione di nuove cellule può essere causa di
malattia: disfunzione organica e morte se prevale l’apoptosi; cancro se prevale la
replicazione cellulare.
2. Il ciclo cellulare è una sequenza ordinata di eventi attraverso i quali le cellule raddoppiano
il contenuto intracellulare e poi si duplicano. Quali sono gli obiettivi del ciclo cellulare?
Gli obiettivi del ciclo cellulare sono:
● replicare accuratamente il DNA dei cromosomi delle cellule parentali
● distribuire equamente i cromosomi tra le due cellule figlie
● duplicare il contenuto citoplasmatico.
3. La mitosi permette la proliferazione cellulare mantenendo il corretto numero diploide di
cromosomi in ogni cellula. Spiega come i cromosomi di un ovulo e di uno spermatozoo
sono capaci di combinarsi mantenendo il corretto numero di cromosomi.
Il ciclo riproduttivo sessuale è caratterizzato da un tipo speciale di divisione cellulare
chiamato meiosi, che assicura che l’ovulo e lo spermatozoo abbiano solamente meta’ del
patrimonio cromosomico diploide (aploide). La meiosi comporta due successive divisioni
nucleari ma solamente una replicazione completa del DNA per assicurare che le cellule
figlie, cellula uovo e spermatozoo, siano aploidi. Perciò, quando avviene la fecondazione,
l’embrione risultante possiede un corredo cromosomico completo diploide.
Appendice
8
8.3

8
8.4
4. Il ciclo cellulare è ben coordinato da “checkpoint” e da fattori biochimici e fisici che
influenzano il ciclo. Definisci e descrivi il ruolo dei fattori di crescita e di ancoraggio nel
controllo del ciclo cellulare.
I fattori di crescita sono proteine che si legano ai recettori della membrana plasmatica delle
cellule bersaglio per influenzare (stimolare o inibire) la proliferazione cellulare. Alcuni
fattori di crescita hanno ampia specificita’ e sono in grado di influenzare la crescita di molti
tipi di cellule differenti, mentre altri hanno una specificita’ limitata e sono altamente mirati
per influenzare solo un tipo di cellule. In definitiva, legandosi ad un recettore partner i
fattori di crescita attivano i geni, che iniziano a produrre specifiche proteine, le quali
influenzano la proliferazione cellulare. Anche gli ormoni possono agire come fattori di
crescita: un’eccessiva stimolazione ormonale è associata ad un incremento della divisione
cellulare e può avere come ultima conseguenza la crescita di un tumore maligno.
Molte cellule devono essere ancorate ad una base per potersi dividere. È probabile che le
cellule abbiano bisogno di mantenere un contatto fisico per poter comunicare tra di loro e
assicurarsi così che i cicli cellulari all’interno di un organo o di un tessuto restino
sincronizzati. Le cellule tumorali possiedono proprieta’ speciali che le rendono eccezioni
rispetto alla norma della dipendenza dall’ancoraggio. Quindi, esse possono liberarsi e
utilizzare i vasi sanguigni, o un’altra via di trasporto dell’organismo, per migrare e
invadere altri tessuti distanti dalla sede del tumore originario (metastizzare).

Modulo 3. Basi genetiche dello sviluppo del cancro
1. Gli elementi e i processi genetici possono essere ordinati in ordine gerarchico e
sequenziale. Completa lo schema inserendo le parole appropriate elencate sotto. I due
asterischi rappresentano i due percorsi mutabili che possono determinare la proliferazione
cellulare incontrollata e la crescita tumorale invasiva. Per piacere completa lo schema coi
nomi.
Genoma
Chromosoma
Geni
DNA
Basi
** I due percorsi mutabili sono:
**
mRNA
Transcrizione Translazione
● mutazioni genetiche che rendono iperattivo un gene proliferativi
● mutazioni genetiche che rendono inattivo un gene antiproliferativo
2. Come può un proto-oncogene diventare un oncogene? Quali processi controllano la
maggior parte dei proto-oncogeni conosciuti?
I proto-oncogeni possono trasformasi in oncogeni a causa della presenza di carcinogeni
quali la luce solare, radiazioni e virus. Le mutazioni risultanti sono dovute principalmente al
punto di mutazione, alla delezione o all’amplificazione genica. I proto-oncogeni sono
spesso dei geni che codificano per componenti del meccanismo che regola la divisione, la
differenziazione e la morte cellulare. (Anche le mutazioni dei geni oncosoppressori e la
mancata riparazione genica possono avere un ruolo nello sviluppo del cancro).
3. Utilizzando come esempi il gene oncosoppressore p53 e il recettore HER2 del fattore di
crescita, descrivi come in ognuno di questi casi le mutazioni possono portare allo sviluppo
del cancro.
Il p53 è un potente fattore di soppressione della trascrizione tumorale le cui funzioni
normalmente consentono alle cellule di fronteggiare i danni del DNA. Esso agisce
Protein A
Appendice
8
8.5

8
8.6
prevenendo la proliferazione cellulare grazie alla sospensione del ciclo cellulare nelle
cellule con anormalita’ cromosomiche e permettendo al DNA di ripararsi prima della
replicazione. Se il DNA non può essere riparato, il p53 induce l’apoptosi. Le mutazioni che
impediscono al p53 di legarsi al DNA, interferendo con la sua capacità di ostacolare la
replicazione del DNA o di fermarla promuovendo l’apoptosi delle cellule con DNA
danneggiato in modo irreparabile, possono portare allo sviluppo del cancro.
L’HER2 codifica per un recettore di una famiglia di recettori di membrana che sono coinvolti
nella replicazione, crescita, differenziazione e sopravvivenza cellulare. L’amplificazione del
gene HER2 porta alla formazione di singole cellule che hanno più di due copie del gene.
Ciò porta a livelli eccessivi del recettore HER2 e a un’eccessiva stimolazione dei percorsi di
segnalazione, con il risultato di una proliferazione cellulare incontrollata.
4. Cos’è la trasduzione di segnale e cosa produce?
La trasduzione di segnale è il processo per mezzo del quale la stimolazione di un
particolare recettore attiva una serie di eventi all’interno della cellula risultanti in una
risposta del gene e della proteina. Questo assicura che le cellule siano in grado di reagire
al loro microambiente, permettendo di ricevere, capire e trasmettere al nucleo gli stimoli
extracellulari, in modo da attivare le appropriate risposte cellulari specifiche.
5. Delinea brevemente le fasi e gli eventi fondamentali di un tipico percorso di trasduzione di
segnale utilizzando un fattore di crescita nella prima fase.
Fase 1: Il fattore di crescita extracellulare (ligando) si lega al recettore specifico della
membrana cellulare.
Fase 2: Il legame attiva il recettore, che coinvolge la stimolazione dell’enzima tirosinchinasi.
Fase 3: La tirosin-chinasi viene fosforilata e attiva i mediatori nel percorso di trasduzione di
segnale.
Fase 4: Il risultato è la regolazione dell’espressione genica nel nucleo.
6. Discuti il ruolo delle mutazioni geniche nella formazione dei tumori.
La progressione tumorale da una lesione originaria non maligna ad un tumore invasivo fino
alla malattia metastatica comporta fasi successive di mutazione e selezione naturale.
Durante questo processo, le cellule derivate da una cellula progenitrice con un’unica
mutazione acquisiscono ulteriori mutazioni e diventano sempre più aggressive. Per questo
motivo, si ritiene che lo sviluppo di un tumore richieda generalmente il verificarsi di vari
eventi rari e indipendenti e il loro accumularsi in un’unica cellula. Comunque, le mutazioni
in alcuni singoli geni (proto-oncogeni e oncosoppressori) hanno un effetto maggiore delle
mutazioni a carico di altri geni, che non hanno un ruolo critico nel controllo di segnale
cellulare.
Modulo 4. Il sistema immunitario: le basi per tutte le terapie biologiche
1. Definisci e descrivi gli effetti della risposta immunitaria, indicando perché è importante la
corretta identificazione di un agente come potenzialmente dannoso e estraneo.

Risposta immunitaria è il nome dato alla risposta che si realizza attraverso le cellule e le
molecole del sistema immunitario in seguito all’introduzione nell’organismo di un agente
estraneo (antigene). Il risultato è l’eliminazione e la distruzione dell’invasore e di tutti i
prodotti tossici ad esso associato. Una volta attivato, il sistema immunitario è estremamente
efficiente nell’eliminare gli invasori, e per questo motivo è di importanza cruciale che
questa stessa abilita’ distruttiva non venga rivolta contro sostanze innocue o dell’ospite.
2. Disegna ed etichetta una molecola anticorpale generalizzata e indica quale porzione si
lega ad un antigene e a quali altre cellule del sistema immunitario.
3. Descrivi in che modo vengono prodotti anticorpi in risposta ad un agente estraneo e i tre
modi principali in cui essi agiscono.
Gli antigeni hanno specifiche determinanti antigeniche (epitopi) che permettono il loro
riconoscimento da parte delle cellule del sistema immunitario. Speciali cellule chiamate
cellule presentatrici di antigene radunano l’antigene all’interno degli organi linfatici dove
possono essere maggiormente esposte alle cellule T e B. Dopo l’esposizione, le cellule T
diventano attivate, proliferano e si differenziano, uccidono le cellule bersaglio infette, e
attivano altre cellule, come le cellule B, che sono di aiuto nella difesa immunitaria. Ogni
cellula B è in grado di riconoscere e produrre anticorpi contro uno specifico antigene.
Quando una cellula B riconosce il suo antigene coniugato e sono presenti anche segnali
appropriati di una cellula T, essa si lega all’antigene. Una volta legata, la cellula B prolifera
rapidamente e produce migliaia di cloni identici di cellule B, tutte in grado di produrre
anticorpi specifici per quel determinato antigene
Gli antigeni lavorano per mezzo di:
Region e variabile (Fab) – si lega all’antigene
Regione costante (Fc) – si lega alla cellula immunitaria
● neutralizzazione – bloccando l’attività biologica della loro molecola bersaglio
● opsonizzazione – rivestendo l’antigene e poi reclutando altre cellule del sistema
immunitario che possono eliminare e distruggere l’antigene (fagociti)
● attivazione del complemento – attivando una cascata enzimatica che da’ quale risultato
finale la morte del microrganismo.
Appendice
8
8.7

8
8.8
4. Indica se ognuna delle affermazioni seguenti è vera o falsa e, se falsa, da’ la risposta
corretta.
● Il sistema immunitario innato (o naturale) risponde prontamente agli organismi estranei.
VERO
● Una volta istruito dall’esposizione iniziale all’antigene, il sistema immunitario adattivo (o
acquisito) conferisce memoria antigenica ed è in grado di aumentare la forza e
l’efficienza della risposta ai successivi incontri con l’antigene.
VERO
● La risposta immunitaria cellulo-mediata si basa sull’effetto della produzione di anticorpi.
FALSO. Questa modalità di risposta immunitaria comporta la produzione di cellule
specializzate che sono in grado di reagire direttamente con le cellule presentatrici di
antigene e di ucciderle. Le cellule coinvolte in questa risposta possono anche secernere
sostanze chimiche che attivano speciali cellule killer (macrofagi) che distruggono gli
invasori.
● Le cellule T e B che sono state stimolate dall’antigene sono morfologicamente
indistinguibili.
FALSO. Sebbene le cellule T e B vergini non stimolate siano molto simili, una volta
stimolate dall’antigene le cellule B si differenziano diventando grandi plasmacellule, gli
elementi produttori di anticorpi del sistema immunitario.
● Le cellule T devono il loro nome al fatto che maturano nel timo.
VERO
5. Descrivi come può essere prodotto in laboratorio un singolo tipo di anticorpo (anticorpo
monoclonale, Mab) e descrivi due vantaggi dei Mabs rispetto agli anticorpi policlonali.
I linfociti di un animale immunizzato sono fusi con cellule immortali di un tumore del
linfocita B per produrre cellule ibride immortali (ibridomi). Queste cellule vengono poi fatte
crescere in modo che ogni cellula di ibridoma produca una coltura cellulare. Le colture
cellulari si moltiplicano indefinitivamente e producono un unico tipo di anticorpo. I singoli
cloni di ibridoma forniscono una fonte permanente e stabile di uno specifico anticorpo
monoclonale.
I vantaggi della tecnica dell’ibridoma comprendono:
● l’immortalita’ delle linee cellulari dell’ibridoma consente una produzione di anticorpi
stabile e di lunga durata
● l’uniforme specificita’ degli anticorpi rende le preparazioni più utili rispetto agli anticorpi
policlonali meno specifici e inoltre per ottenere l’anticorpo richiesto non è necessario
eseguire la purificazione da una miscela eterogenea
● può essere prodotta una grande quantità di Mab.
6. Sia le attività normali che quelle anormali del sistema immunitario possono essere causa di
malattia. Completa le frasi seguenti con gli esempi di malattia più appropriati tra quelle
elencate di seguito:
Reazioni allergiche Autoimmune Sorveglianza immunitaria
Anemia perniciosa Tubercolosi
Malattie da immunodeficienza

● Nella tubercolosi i batteri patogeni sono in grado di resistere alla distruzione da parte
dei macrofagi, moltiplicandosi all’interno dei macrofagi stessi. Quando alla fine i
macrofagi scoppiano, i batteri si diffondono e il lisosoma contenuto si riversa all’esterno
causando danni al tessuto ospite.
● Le reazioni allergiche sono dovute ad una risposta delle cellule T inappropriatamente
forte rispetto alla debole immunogenicita’ dell’antigene.
● La mancanza di cellule B e T dovuta a varie ragioni tra cui la distruzione di cellule T può
causare malattie da immunodeficienza.
● Quando il sistema immunitario attacca i componenti cellulari dell’ospite possono
svilupparsi malattie autoimmuni come l’anemia perniciosa.
● Il processo attraverso cui il sistema immunitario corpale è in grado di individuare e
proteggere se stesso da cellule che presentano sulla loro superficie tipi o quantità di
proteine anormali è conosciuto come sorveglianza immunitaria.
7. Anche se molte cellule tumorali hanno sulla propria superficie antigeni anormali o in
quantità anormale, la sorveglianza immunitaria è inefficace. Fornisci due possibili
spiegazioni per tale inefficacia.
● I tumori possono svilupparsi in aree non soggette alla sorveglianza immunitaria perché
le cellule T evitano le aree dove possono incontrare auto-antigeni.
● Le cellule tumorali possono presentare antigeni in modo tale che questi non possono
essere riconosciuti dalle cellule T.
● Le cellule tumorali sono soggette costantemente a mutazioni. Ciò limita la capacità delle
cellule T di inseguire e riconoscere tutte le cellule tumorali.
Modulo 5. Le tecnologie che hanno reso possibili le biotecnologie
1. Per l’analisi e la manipolazione del DNA vengono utilizzati enzimi e tecniche differenti.
Scegli dall’elenco qui riportato l’enzima o la tecnica più appropriata per le attività elencate
di seguito:
Sequenziamento del DNA Gel elettroforesi Ligasi
Ibridizzazione dell’acido nucleico
Trascrittasi inversa
Polimerasi Enzima di restrizione
Sintetizza il DNA. Polimerasi
Forma il DNA complementare (cDNA) dall’RNA messaggero (mRNA). Trascrittasi
inversa
Taglia o scinde il DNA in frammenti per l’analisi. Enzima di restrizione
Unisce frammenti di DNA. Ligasi
Separa frammenti di DNA in base alla loro dimensione. Gel elettroforesi
Stabilisce l’esatta sequenza delle coppie di basi in un frammento di DNA.
Sequenziamento del DNA
Consente la precisa localizzazione di DNA o RNA con l’utilizzo di una sonda.
Ibridizzazione dell’acido nucleico
Appendice
8
8.9

8
8.10
2. La clonazione genica ha un ruolo centrale tra le molte tecniche utilizzate per analizzare e
comprendere i geni e le loro funzioni. Descrivi a grandi linee le fasi essenziali della
clonazione del DNA.
Fase 1: Il DNA viene isolato dalla cellula e purificato.
Fase 2: Il DNA purificato viene scisso in frammenti utilizzando gli enzimi di restrizione.
Fase 3: Il frammento di DNA che contiene il frammento da clonare è inserito all’interno di
una molecola di DNA circolare detta vettore per produrre una molecola di DNA
ricombinante.
Fase 4: Il vettore agisce come un veicolo per il trasporto del gene nella cellula ospite.
All’interno della cellula ospite il vettore si moltiplica, producendo numerose copie identiche
non solo di se stesso ma anche del gene che esso trasporta.
Fase 5: Quando la cellula ospite si divide, le nuove cellule contengono copie della
molecola di DNA ricombinante, e si verifica un’ulteriore replicazione del vettore.
Fase 6: Dopo un grande numero di divisioni cellulari si è prodotta una colonia o clone di
cellule ospiti identiche. Ognuna contiene una o più copie della molecola di DNA
ricombinante. Il gene trasportato dalla molecola ricombinante è stato clonato.
3. In alcuni casi, molti frammmenti di DNA vengono clonati nello stesso momento per formare
una libreria di cloni. Come può essere identificato il clone contenente il frammento di DNA
di interesse inserito?
Eseguire lo screening della libreria può consentire l’identificazione del clone contenente il
frammento di DNA di interesse. Le colonie possono essere asciugate su carta assorbente e
sondate con una sonda radioattiva contenente parte della sequenza del frammento di DNA
ricercato. La sonda radioattiva ibridizza il frammento di DNA di interesse, che può essere
visualizzato esponendo la carta assorbente alla pellicola fotografica.
Un altro metodo di screening è la traslazione in vitro, in cui il DNA clonato viene utilizzato
per purificare il suo mRNA complementare da una miscela di mRNA cellulare (selezione
dell’ibrido). Le proteine prodotte sono controllate per verificare se erano quelle che ci si
aspettava.
4. La possibilita’ di produrre ogni proteina in grandi quantità è il maggior vantaggio offerto
dall’ingegneria genetica. Delinea alcune delle implicazioni terapeutiche dell’ingegneria
genetica, in particolare in relazione alla cura del cancro.
● L’ingegneria genetica può essere utilizzata per sovraesprimere una particolare molecola
di un dato percorso biosintetico al fine di aumentare i livelli di quella molecola.
● Il percorso può essere interrotto per bloccare la produzione di alcuni prodotti.
● Le proteine possono essere specificamente realizzate per avere struttura e funzione
particolari.
Poiche’ i tumori possiedono una componente genetica, il test degli oncogeni e/o delle
oncoproteine (le proteine per cui essi codificano) può aiutare a definire, classificare e
diagnosticare il tumore. In alcuni casi, la presenza o l’assenza di questi markers biologici
può avere valore prognostico e predittivo ed essere di aiuto per la gestione del trattamento.
Per esempio, il recettore dell’estrogeno, il recettore del progesterone e lo status HER2 sono
stati riconosciuti come importanti markers biologici nei tumori.

5. Di seguito è riportato un diagramma schematico degli obiettivi della genomica funzionale.
Descrivi a parole cosa rappresenta il diagramma e indica quali ruoli potrebbero giocare in
questo processo il Progetto Genoma Umano e la bioinformatica.
La genomica funzionale mira ad ottenere una visione di insieme delle funzioni del genoma,
inclusi i profili di espressione dell’mRNA e a livello proteico. Un prerequisito è la
conoscenza, localizzazione (mappa genica) e sequenza dei geni. Da ciò è possibile
identificare l’mRNA e la proteina risultante. La conoscenza della struttura tridimensionale
della proteina aiuta ad identificare la sua possibile funzione e ciò può costituire il feedback
per capire come funziona il gene stesso. (I geni possono appartenere a famiglie che
mostrano un’omologia sia a livello della sequenza del DNA sia a livello proteico. Inoltre,
conoscere come funzionano un gene e il suo prodotto può aiutare a chiarire la funzione di
altri geni correlati o omologhi, anche se di specie differente). Il Progetto Genoma Umano
mira a fornire la mappa e la sequenza completa dell’intero genoma umano. Questa grande
quantità di dati dovrà essere interpretata e analizzata con l’ausilio della bioinformatica.
Modulo 6. Le terapie biologiche
1. Indica due motivi per cui si stanno sviluppando e utilizzando approcci biologici per la cura
del cancro, specificandone i vantaggi potenziali rispetto alle terapie convenzionali.
● Le terapie biologiche sfruttano i sistemi già esistenti nell’organismo per produrre risposte
specifiche a sfide e bersagli specifici, superando la tossicita’ associata con i trattamenti
più generalizzati.
● Utilizzare terapie basate su molecole già esistenti nell’organismo permette di superare i
problemi legati alla reazione ad entità estranee.
● Le terapie biologiche sono non invasive.
Gene Protein
Funzione
Struttura
● I trattamenti convenzionali sembrano essere vicini ai loro limiti terapeutici.
Appendix
8
8.11

8
8.12
2. Identifica, nella tavola seguente, quale terapia biologica produce gli effetti da A a G di cui
sotto. Il primo caso, relativo alla terapia con citochine, è già completato per essere di
esempio.
Terapia Effetti
Terapia con citochine A, E, F, G
Terapia anticorpale A, B, C, F, G
Vaccini antitumorali F, G
Terapia genica B, D, F
Terapia cellulare A, G
A. Uccide le cellule cancerogene
B. Interrompe o controlla il processo che permette la crescita tumorale
C. Altera i modelli di crescita delle cellule tumorali
D. Blocca i processi che portano alla formazione di cellule cancerogene a partire da
cellule normali
E. Intensifica la capacità dell’organismo di riparare o sostituire le cellule normali
danneggiate o distrutte da chemioterapia o radiazioni
F. Aumenta la suscettibilita’ alla distruzione delle cellule tumorali da parte del sistema
immunitario
G. Aumenta l’attività delle cellule T, delle cellule natural killer e dei macrofagi,
promuovendo l’uccisione delle cellule tumorali.
3. Spiega la differenza tra terapia biologica non mirata e terapia biologica mirata e discuti i
vantaggi della specificita’ di bersaglio.
La terapia biologica non mirata è quella che ha effetto di supporto per il sistema
immunitario e effetti antitumorali non specifici, ma non colpisce il tumore in modo diretto. Le
terapie mirate sono specifiche per le cellule tumorali perché sono dirette contro le
anormalita’ tumore-associate e quindi posseggono un effetto antitumorale diretto.
Le terapie mirate hanno:
● maggiore tollerabilita’ perché colpiscono specificamente solo le cellule tumorali
● nuovi meccanismi di azione che differiscono da quelli delle terapie convenzionali. Ciò
significa che la terapia combinata può probabilmente avere efficacia maggiore
● la capacità di aumentare la risposta immunitaria dell’ospite
● la possibilita’ di trattamenti individualizzati per ogni paziente.
4. Le citochine sono responsabili della normalita’ funzionale di diversi processi fisiologici che
sono il risultato o una componente delle reazioni immunitarie. Definisci cosa sono le
citochine e fornisci quattro esempi dei processi che esse influenzano.
Le citochine sono proteine che, sintetizzate e rilasciate da una cellula, interagiscono coi
recettori di altre cellule, generalmente per regolare la risposta immunitaria.

Le citochine sono coinvolte in:
● normale sviluppo delle cellule T e B
● chemiotassi, cioe’ l’attrazione di cellule di un certo tipo in un particolare luogo
● generazione di normali livelli di IgE
● ematopoiesi
● suscettibilita’ all’infiammazione.
5. Spiega perché l’umanizzazione degli anticorpi è importante per aumentarne il potenziale
terapeutico.
La maggior parte degli anticorpi monoclonali sono prodotti da ibridomi murini, e ciò
significa che l’anticorpo risultante è una proteina estranea. Inoltre, essi sono riconosciuti
come estranei dal sistema immunitario umano, stimolano una risposta immunitaria e
vengono rapidamente neutralizzati o distrutti. Gli anticorpi hanno sequenze di
riconoscimento sia strutturale sia antigenico. L’ingegneria genetica ha reso possibile
l’umanizzazione dei Mabs sostituendo alle sequenze strutturali murine sequenze strutturali
umane. Il sito di riconoscimento antigenico viene lasciato intatto e il Mab risultante è umano
al 95%. Ciò previene la reazione del sistema immunitario contro l’anticorpo umanizzato.
6. Descrivi tre possibili modalità attraverso cui gli anticorpi monoclonali esplicano la loro
attività antitumorale.
Si ritiene che la terapia anticorpale abbia proprieta’ antitumorali che comprendono:
● sottoregolazione del bersaglio, che porta ad alterazioni nelle funzioni di, per esempio,
crescita e proliferazione
● prevenzione dell’attivazione del bersaglio
● inibizione dei percorsi intracellulari controllati dal bersaglio
● induzione della risposta immunitaria
● stimolazione dell’apoptosi (morte cellulare programmata).
7. Delinea le fasi dello sviluppo razionale di una terapia biologica, indicando i fattori che
rendono un particolare marker biologico una molecola bersaglio di grande interesse
terapeutico.
I passi fondamentali per lo sviluppo di una specifica terapia biologica comprendono:
● identificazione di un’anormalita’ specifica delle cellule tumorali, che non è presente nelle
cellule normali
● identificazione del marker biologico (bersaglio) che possiede un ruolo chiave nella
patogenesi della malattia, affinche’ ogni terapia mirata abbia un impatto diretto sulla
crescita e la conservazione tumorale
● identificazione di un’associazione tra il bersaglio e il risultato per il paziente.
Una volta identificato il bersaglio:
● si seleziona un approccio biologico che permetta la terapia mirata ad un fattore
specifico, per esempio Mabs
Appendix
8
8.13

8
8.14
● si verifica se la terapia mirata possiede effetto antitumorale attraverso studi preclinici su
cellule di coltura
● si conducono ulteriori studi preclinici per verificare che siano colpite
● specificamente le cellule tumorali e non siano attaccate le cellule normali
● si conducono ulteriori studi preclinici con modelli animali per verificare l’efficacia e la
sicurezza della terapia
● si iniziano i trials clinici della terapia.
Modulo 7. Il futuro delle terapie biologiche
1. Com’è noto i tumori sono causati da un’accumulazione di alterazioni genetiche. Descrivi
quali approcci potrebbero essere utilizzati per identificare le combinazioni di differenti
alterazioni genetiche in un singolo tumore.
Prima di venire tradotto per produrre una proteina funzionale, il DNA deve essere trascritto
nell’RNA. Per questo motivo l’analisi dell’RNA fornisce una modalità per l’identificazione
dei geni espressi da un particolare tumore. Il DNA complementare (cDNA) può essere
sintetizzato da un RNA template e utilizzato per sondare DNA genomico isolato da un
campione tumorale. Queste sonde di cDNA identificano solamente i geni che sono espressi
dal tumore e forniscono il profilo di espressione genica specifica per quel tumore.
2. Descrivi le implicazioni pratiche, cliniche, dei profili di espressione genica.
● I profili di espressione possono aiutare a definire i sottotipi di tumori che hanno prognosi
differenti. Un certo profilo di espressione genica può anche avere valore predittivo in
termini di risposta a particolari terapie. Questo sarà di aiuto nei trattamenti
personalizzati per singoli tipi tumorali.
● L’espressione genica può cambiare nel tempo e i profili possono aiutare nella
stadiazione dei tumori e quindi influire sulle opzioni di trattamento.
● La conoscenza di quali geni sono espressi e quando può aiutare nell’identificazione di
nuovi bersagli per l’intervento terapeutico.
3. Scegli l’affermazione più appropriata tra quelle della selezione fornita e inseriscila nelle
frasi che seguono.
i percorsi cellulari di segnalazione e la trasduzione di segnale
lo studio dell’espressione genica
migliaia di anticorpi di specificita’ nota su un frammento
la forma, la funzione e il controllo dei sistemi di proteine cellulari
le strategie di personalizzazione della terapia
● La proteomica è lo studio della forma, della funzione e del controllo dei
sistemi di proteine cellulari.
● L’espressione proteica di singole cellule può essere studiata utilizzando un sistema che è
costituito fondamentalmente da migliaia di anticorpi di specificita’ nota su un
frammento.

● Il confronto dell’espressione proteica tra campioni tessutali di un singolo paziente può
essere utilizzato per sviluppare le strategie di personalizzazione della terapia.
● La proteomica può essere utilizzata in una varieta’ di modi tra cui lo studio dei
percorsi cellulari di segnalazione e la trasduzione di segnale.
● La interrelazione e la complessita’ delle interazioni proteiche significa che la proteomica
produrrà probabilmente informazioni più dettagliate sulle funzioni cellullari che lo
studio dell’espressione genica.
4. Alcuni possibili progressi sono basati su un ulteriore sviluppo degli approcci esistenti.
Suggerisci un modo in cui potrebbero essere migliorate sia le terapie basate su citochine
sia quelle anticorpali.
Le terapie basate su citochine potrebbero essere migliorate limitando gli effetti del
trattamento unicamente alla sede tumorale. Ciò potrebbe essere raggiunto con:
● l’iniezione delle citochine direttamente all’interno del tumore
● cellule tumorali modificate geneticamente per esprimere citochine
● la generazione di proteine di fusione con cui la proteina partner agisce come una
specifica guida tumorale per la molecola di citochina attaccata.
Le terapie anticorpali potrebbero essere migliorate con:
● l’identificazione di migliori molecole bersaglio che abbiano le caratteristiche
appropriate, cioe’ che siano espresse specificamente dalle cellule tumorali, abbiano un
ruolo essenziale nello sviluppo del tumore, e siano accessibili agli anticorpi
● l’utilizzo di anticorpi per rendere le terapie convenzionali mirate alle sedi del tumore
● lo sviluppo di efficaci molecole “dual-purpose” come le immunotossine, cioe’ un
anticorpo, per fornire un effetto specifico mirato al tumore unito ad un agente citotossico
● l’ottimizzazione dell’impiego delle terapie esistenti grazie ad ulteriori informazioni
riguardanti le modalità e i tempi di somministrazione (terapia adiuvante o malattia
metastatica), quali siano le combinazioni più efficaci, ecc.
Appendix
8
8.15

8
8.16
5. L’angiogenesi – la formazione di nuovi vasi sanguigni – è essenziale per la crescita
tumorale. Scegli, dalla selezione qui di seguito, l’annotazione appropriata per completare il
diagramma che identifica gli eventi fondamentali che portano all’angiogenesi tumorale e
alla formazione di metastasi.
Fattori angiogenici Cellule endoteliali vascolari
Metastasi Proliferazione e invasione
Vascolarizzazione e crescita
Fattori
angiogenici
Cellule tumorali
Proliferazione e
invasione
Cellule vascolari endoteliali
Le cellule tumorali
entrano nel sangue
Metastasi
6. Discuti brevemente, dal punto di vista di un infermiere oncologico specializzato, l’impatto
potenziale delle terapie biologiche per la gestione e la cura dei pazienti.
L’affermarsi delle terapie mirate significa maggiori scelte terapeutiche e trattamenti
personalizzati per ogni paziente. In compenso, ciò significa anche che i pazienti avranno
bisogno di maggiori informazioni e counselling su:
● l’impatto dei fattori cellulari sulla prognosi e il comportamento del tumore
● la diagnosi, la caratterizzazione del tumore e l’individualizzazione del trattamento
● cosa aspettarsi dalle terapie mirate e come queste differiscono dalle terapie
convenzionali
● il trattamento in termini di prevenzione della progressione tumorale piuttosto che di cura
● l’assunzione delle cure per periodi prolungati per assicurare la soppressione tumorale
continuativa.

Glossario dei termini
ADCC Citossicità cellulare anticorpo-dipendente
Adenina Una delle quattro basi che compongono il DNA
Adiuvante A: termine che definisce la terapia per un tumore primario. B: sostanza che
accresce l’immunogenicità di un antigene
Allelo Una di due o più forme di un gene che differiscono nella sequenza del
nucleotide ma non necessariamente negli effetti
Aminoacido Uno dei 20 componenti costitutivi delle proteine “building blocks”
AMP Adenosin- monofosfato
Amplificazione Presenza, in una cellula, di più del normale numero di coppie di geni
Anafase Lo stadio di meiosi o mitosi durante il quale i cromosomi si muovono verso i
poli cellulari
Aneuploidia Alterazione più o meno limitata del numero normale del patrimonio
cromosomiale
Angiogenesi La formazione di nuovi vasi sanguigni, processo essenziale se il tumore sta
crescendo di > 2 mm di grandezza
Anticorpo Una proteina che reagisce specificatamente con una molecola estranea
(antigene) o parte di una molecola (epitope)
Antigene Una molecola che stimola una risposta immunitaria
Apoptosi Il processo attivo attraverso il quale, nel funzionamento cellulare normale, il
nucleo cellulare segnala la morte di cellule umane o animali. Il momento
opportuno per l’apoptosi dipende dall’età, dallo stato di salute e dalle
condizioni della cellula. Le cellule tumorali non subiscono il naturale processo
apoptoico di morte cellulare
ATP Adenosin-trifosfato, la più comune fonte di fosfato nell’uomo e il maggior
deposito di energia per tutti i processi che richiedono energia
Autocrina Secrezione di una sostanza, come i fattori di crescita, che stimola la
secrezione cellulare autoctona
Malattia
autoimmune Malattia nella quale il sistema immunitario reagisce contro le proprie molecole
Cellula B Una delle due maggiori classi linfocitarie; secerne anticorpi quando stimolata
da una legatura antigenica
Anticorpo Anticorpo con due punti di riconoscimento per due antigeni diversi, più
bispecifico comunemente un antigene bersaglio tumorale e un antigene delle membrane
cellulari immunitarie
CA-125 Marcatore tumorale usato per la valutazione di pazienti con CA ovarico
CA 15-3 Marcatore tumorale che è stato usato per misurare la validità delle terapie per
tumori mammari e seguirne il decorso
Carcinogeno Qualsiasi sostanza che causa il cancro, es. diossina, radiazioni
Carcinogenesi L’induzione al cancro
Appendix
8
8.17

8
8.18
CD4, CD8, CD20, etc. Una famiglia di glicoproteine, gli specifici membri della quale sono espressi
da tipi specifici di cellule immunitarie e che funzionano come recettori,
antigeni della differenziazione, attivatori delle cellule B, ecc. Membri di questa
famiglia, es. CD20, sono specificatemente espressi da vari tipi di leucemia e
linfoma
Immunità cellulo La parte della risposta immunitaria che è dovuta a cellule come le cellule T e i
mediata macrofagi
Centromero La regione di un cromosoma che si lega a fibre fusiformi e che serve ad
assicurare la corretta distribuzione dei cromosomi durante la mitosi e meiosi
C-erbB-2 Nome alternativo per il gene HER2
Chemiotassi Attrazione di cellule verso un punto specifico, spesso mediata da fattori come
le citochine
Chimera Molecola prodotta dall’ingegneria genetica attraverso la combinazione di
DNA di fonti diverse. La molecola codificata contiene sequenze selezionate da
entrambi le sorgenti parentali
Cromatina Molecola comprendente DNA, RNA e proteine che formano il materiale
genetico di una cellula
Cromosoma Struttura comprendente DNA e proteine, 23 paia delle quali si trovano
normalmente in una cellula umana diploide
Fattori di stimolazione Gruppo di citochine che inducono la maturazione e la proliferazione di globuli
di ceppi stipite bianchi
Complemento Gruppo di proteine che agiscono a cascata per provocare alla fine la
immunolisi delle cellule
Ciclina Molecola che blocca la fosforilazione delle proteine e che fa parte del
meccanismo di controllo del ciclo cellulare
Proteino chinasi Molecole che fosforilizzano la proteina e fanno parte del meccanismo di
ciclino dipendente controllo del ciclo cellulare
Citochine Piccole proteine che sono rilasciate dalle cellule e hanno effetto specifico sulla
interazione cellulo-cellulare, comunicazione, e comportamento di altre cellule
Citoplasma Sostanza vitale cellulare esterna al nucleo
Citosina Una delle quattro basi che formano il DNA
Citotossico Che provoca morte cellulare
Cellule dendritiche Uno dei principali tipi di cellule che presentano l’antigene di superficie che ha
la capacità di attivare le cellule T
Acido Vedi DNA
Desossiribonucleico
Differenziazione Processo attraverso il quale cellule con aspetti generalizzati diventano
specializzate, es. formazione di globuli rossi da progenitori eritroidi
Dimero Composto formato da due molecole identiche (anche detto omodimero)
Diploide Presenza di due serie complete di cromosomi omologhi

DNA Acido Desossiribonucleico, nell’uomo si presenta come una molecola a doppio
filamento che codifica l’informazione genetica necessaria al funzionamento
cellulare
Biblioteca di DNA Fortuita non ordinata serie di cloni di DNA
Elettroforesi Tecnica usata per separare molecole come polipeptidi ed oligonucleotidi
usando un gel (gelatina) per muoverli in un campo elettrico
ELISA Una prova immunologica reattiva che usa un enzima legato ad un anticorpo o
un antigene come marcatore per la rilevazione di una proteina specifica
specialmente un antigene o anticorpo. Spesso usato come test diagnostico in
modo particolare per campioni ematici
Endonucleasi Un enzima che taglia un polinucleotide ad una specifica sequenza del
nucleotide all’interno del filamento del DNA
Reticolo Rete di membrane all’interno della cellula, con funzione di magazzinaggio
endoplasmatico trasporto e sintesi delle proteine
Epidemiologia Lo studio della frequenza e distribuzione di una malattia, compresa
l’investigazione dei fattori coinvolti nella sua provocazione
Epitope La regione di un antigene che stimola la produzione di uno specifico
anticorpo. Gli antigeni possono contenere un numero diverso di epitopi
ciascuno dei quali stimola la produzione di un differente anticorpo
erbB Nome alternativo per il recettore del fattore di crescita epidermale umano nella
famiglia recettoriale
Eritropoietina Fattore di crescita che induce la proliferazione dei precursori dei globuli rossi
Exon La sequenza di DNA di un gene che codifica una proteina
Exonucleasi Enzima che taglia il DNA alla fine di un filamento
Filgrastim Forma ricombinante che stimola i fattori di colonizzazione del granulocita
umano usato come terapia di supporto per prevenire e migliorare la
neutropenia
Ibridazione della Tecnica di analisi nella quale i geni sono etichettati usando DNA
fluorescenza in-situ coniugato a marcatori fluorescenti
GMP Guanosin-monofosfato
Fattore di Qualsiasi sostanza che stimola la crescita di tessuti od ossa. Fattori di crescita
crescita possono essere vitamine, minerali od ormoni ed esercitano i loro effetti
attraverso i recettori dei fattori di crescita. Esempi includono fattori di crescita
epidermali
Recettori del fattore Una molecola, spesso una glicoproteina, che è posta sulla membrana cellulare
di crescita ed è coinvolta nel trasmettere segnali trasportati da fattori di crescita al nucleo
cellulare
Guanina Una delle quattro basi che compongono il DNA
Ematopoiesi Crescita e maturazione dei componenti cellulari del sangue comprendenti
globuli rossi, bianchi e piastrine
Appendix
8
8.19

8
8.20
Aploide La presenza di un singolo cromosoma, piuttosto che un duplice come
normalmente è contenuto nella cellula. Nel caso umano sono presenti 23
cromosomi e non 46
HER2 Recettore-2 del fattore di crescita umano epidermale, un recettore della
tirosino-chinasi trovato sulla cellula epidermale. Il gene HER2 è un protooncogene
che si amplifica in una varietà di tipi di tumore, il più importante è
quello del tumore mammario. L’amplificazione/sovraespressione del HER2 è
associata con aggressività di malattia e povera prognosi
Herceptin ® Un anticorpo monoclonale umanizzato anti HER2 che ha dimostrato aver
significativi benefici nel trattamento del tumore mammario metastatico, positivo
al HER2
Ereguline Termine generalmente usato per descrivere i legamenti per HER3 e HER4 (vedi
anche neoreguline)
Eterodimero Composto formato dalla combinazione di due molecole connesse ma distinte
Istamina Molecola rilasciata durante una risposta allergica che provoca contrazioni
della muscolatura liscia e un’aumentata permeabilità vasale
Omologhi Essere simili o identici in una sequenza o struttura
Immunità umorale La parte di una risposta immunitaria che è dovuta ad anticorpi e al sistema del
complemento nel plasma
Ibridoma Linea cellulare immortale formata dalla fusione di cellule di due tipi che è
usata nella produzione degli anticorpi monoclinali
Immuno coniugato Composto formato dalla congiunzione di una tossina, o radionuclide di un
anticorpo allo scopo di colpire terapeuticamente una cellula particolare o un
tessuto
Immunogenico Capace di provocare una risposta immunologia
Immunoglobuline Famiglia di proteine che formano anticorpi
Immunoistofarmacologia
Tecnica di prova che identifica molecole bersaglio specifiche che usano
anticorpi marcati
Immunoterapia Terapia che usa anticorpi o altri componenti del sistema immunitario o che usa
antigeni atti a stimolare una risposta immunitaria ad un tumore
Interferone Classe di citochine che agiscono per prevenire la sintesi proteica e svolgono
un ruolo nella funzione immunitaria
Interleuchina Famiglia delle citochine che promuovono la differenziazione, maturazione e
risposta all’antigene delle cellule T
Interfase Il periodo del ciclo cellulare tra le divisioni quando avviene la sintesi dei
costituenti cellulari
Introne Sequenza del DNA di un gene che non codifica la proteina ma è trascritto nel
RNA
Kinasi Enzima che trasferisce il gruppo fosfato dall’ATP ad una molecola come una
proteina

Leucocita Nome alternativo per i globuli bianchi, le cui classi più importanti includono
linfociti e monociti
Ligando Molecola che si lega ad un’altra, generalmente molecole più grandi, es.:
recettore che spesso determina una attivazione
Lipofilico La proprietà di essere solubile nei lipidi od aver affinità per i lipidi
Liposoma Particella sferica con esposizione con un doppio strato lipidico, che agisce
come una membrana che racchiude un composto che ha una funzione simile a
un farmaco. Il contenere un anticorpo nella membrana lipidica può permettere
ai liposoni di essere colpiti dalle cellule tumorali
Alveoli lobulari Termine per descrivere la struttura mammaria, che è divisa in 20 lobuli,
disposti come i petali di un fiore, consistenti in alveoli o strutture simil-sacculari
Linfocita Classe di leucociti del sangue, del midollo o del sistema linfatico con un ruolo
importante sia nell’immunità umorale che cellulare
Lisozoma Una membrana “a bolla” contenente enzimi idrolitici
MabThera ® Anticorpo chimico che bersaglia il CD20 e che viene usato nel trattamento del
linfoma positivo al CD20
Macrofago Una cellula immunitaria che sta nel tessuto e svolge un ruolo importante
nell’ospitare meccanismi di difesa, in particolar modo contro i batteri
Complesso maggiore Chiamati anche antigeni linfocitari umani (HLA), le molecole MHC sono
di isto-compatibilità un’alta classe polimerica di antigeni di cellule membrano-associate che
servono alle cellule T per il riconoscimento antigenico
MAP chinasi Proteino-chinasi mitogeno-attivata, coinvolta in una cascata intracellulare
segnalante, e stimolata da una proliferazione extracellulare e da fattori di
differenziazione
Megacariocita Grande cellula di midollo spinale, vitale per la produzione di piastrine
Meiosi Il processo attraverso il quale le cellule si dividono per produrre cellule figlie
con la metà dei normali cromosomi effettivi
Metafase Stadio della meiosi o mitosi durante il quale i cromosomi si allineano
Metastasi A: diffusione del cancro dal suo sito iniziale ad un altro, generalmente
lontano. B: tumore secondario maligno che si sviluppa in un sito distante da
quello del tumore primario
Microsfera Piccole particelle sferiche che possono contenere farmaci e possono essere
marcate con il proposito di segnalare la loro distribuzione nel corpo
Microtuboli Strutture cilindriche forate che formano lo scheletro della cellula
Mitocondrio Organulo cellulare che è il sito della formazione di energia e della
translazione dell’RNA a formare proteine
Mitosi Il processo di divisione cellulare che produce due identiche cellule figlie con il
normale numero effettivo di cromosomi
Anticorpi monoclonali Anticorpi che sono chimicamente ed immunologicamente identici, es.
riconoscono una regione specifica di un particolare antigene. Gli anticorpi
monoclonali sono spesso usati per testare e sono stati introdotti nel trattamento
del cancro, es. Herceptin ®
Appendix
8
8.21

8
8.22
Monocita Un leucocita più grande di misura di un linfocita e che è correlato ai
macrofagi
Myc Fattore coinvolto nella regolamentazione della crescita cellulare e che
frequentemente si amplifica/sovraesprime in molti tumori umani
Mieloide Relativo al midollo osseo
Cellule “natural killer” Grossi linfociti che sono direttamente citotossici per altre cellule
Neu Il gene equivalente al gene HER2 umano, nei topi
Neureguline Termine generico usato per descrivere i ligandi per l’HER3 e HER4 (vedi anche
Ereguline)
Neutropenia Diminuzione nella conta dei globuli bianchi caratterizzata da una perdita di
neutrofili che può condurre a complicanze mortali e che è spesso causata da
chemioterapie citotossiche
Neutrofilo Leucocita il cui nome è dovuto al viraggio di colore, con colorazione
Romanowsky, che ha un ruolo nella risposta immunitaria a infezioni batteriche
sistemiche e disordini infiammatori
NK cellule Vedi cellule “natural killer”
Nucleotide Il componente basico del DNA fatto di una base nitrogenosa, uno zucchero ed
un gruppo fosfato includente adenina, citosina, guanina, timina e uracile
Nucleo Struttura limitata da una membrana che contiene le informazioni genetiche
della cellula
Oncogene Gene capace di provocare e mantenere la trasformazione oncogenica delle
cellule
Trasformazione Processo attraverso il quale una cellula normale si muta
oncogenica in cellula tumorale
Organulo Struttura intracellulare con funzione specializzata, ne sono un esempio il
nucleo e i mitocondri
Sovraespressione Produzione di quantitativi in sovranumero, rispetto al normale, di una proteina
cellulare, generalmente dovuta ad amplificazione genica
p185 HER2 Nome alternativo per la proteina HER2
p53 Gene oncosopressore che si pensa abbia un ruolo nel regolare l’apoptosi, la
cui funzione è spesso assente nel cancro
Paracrino Forma di segnalazione nella quale la cellula bersaglio è strettamente legata
alla cellula rilasciatrice di segnale
Fago Virus che infetta i batteri ed è utile come vettore di un clone
Fagocita Cellula che elimina particelle estranee come i virus ingerendoli
Fenotipo L’espressione dell’interazione del comportamento genetico di una cellula e del
suo ambiente, come caratteristica misurabile della cellula
Fosforilazione Processo attraverso il quale le proteine sono attivate per mezzo di un legame
di un gruppo fosforico e che è importante per la segnalazione del percorso
intracellulare

Plasmidi Piccoli cerchi di DNA trovati nei batteri ed altri organismi che sono usati per
clonare il DNA
Polimerasi Qualsiasi enzima che causa polimerizzazione, es. formazione di polinucleotidi
da nucleotidi e polipeptidi da peptidi
Catena di polimerasi Tecnica usata per ampliare la sequenza di DNA bersaglio che utilizza
polimerasi ed una miscela di quattro basi DNA (adenina, citosina, guanina e
timina)
Poliploide Presenza di multipli del normale complemento cromosomico
Profase Stadio iniziale della divisione nucleare durante la meiosi e mitosi
Proteomico Studio della forma, funzione e controllo del reticolato proteico-cellulare
Proto-oncogene Gene cellulare normale che diviene un oncogene attivo attraverso mutazione
“Pompa” proteica Membrana proteica coinvolta nel trasporto attivo di molecole nelle cellule
Ras Famiglia di proteine che aiuta al rilascio di segnali dai recettori della
membrana cellulare al nucleo cellulare
Recettore Una molecola, spesso una proteina, che si trova sulla superficie che trasmette
segnali dall’esterno della cellula al nucleo cellulare
Transcriptasi-inversa Enzima che permette al DNA di essere sintetizzato dal RNA
Ribosoma Il punto della sintesi della proteina cellulare, comprendente RNA e proteina
RNA Acido ribonucleico, include forme conosciute come l’RNA messaggero che
trasporta informazioni dal DNA ai ribosomi e determina la sequenza delle
proteine; l’RNA transfert comprendente almeno 20 varietà che attaccano gli
aminoacidi e riconoscono i codoni nel RNA messaggero
RT-PCR Tecnica usata per la prima conversione del RNA verso un DNA a singolo
filamento usando la trascriptase enzimatica inversa e per produrre coppie
complementari multiple di DNA usando la polimerasi enzimatica ed una
mistura delle quattro basi di DNA (Adenina, citosina, guanina e timina)
Senescenza Il normale processo di invecchiamento quando applicato sia ad un intero
organismo che ad una cellula
Sigmoidosopia Ispezione del colon usando un endoscopio
Sistemico Relativo o che incide sull’intero organismo, es. somministrazione sistemica di
una terapia
T cellula Una delle due maggiori classi linfocitarie responsabili dell’immunità cellulomediata
Telomero Periodo definito di cromosomi, formato da sequenze di DNA ripetitive che
sono generate ex novo dalla telomerasi durante la divisione cellulare
Telofase Stadio finale della divisione cellulare, durante la meiosi o mitosi, durante il
quale si formano nuove membrane nucleari
Trombopoietina Citochina coinvolta nella maturazione di megacariociti e così della produzione
di normali piastrine
Timina Una delle quattro basi del DNA
Trascrizione Produzione di un filamento complementare di RNA dal DNA nucleare
Appendix
8
8.23

8
8.24
Transfectante Cellula o animale contenente DNA sconosciuto
Transfezione Il trasferimento di DNA contenente un gene specifico in una cellula con il
significato di studiarne gli effetti su quel gene
Trasformante Cellula che ha subito un cambiamento che l’ha resa maligna
Trasformazione Cambio di una cellula dallo stato normale a quello canceroso
Translazione Processo per mezzo del quale la sequenza del RNA messaggero viene “letta”
per determinare la sequenza dell’aminoacido di una proteina
Translocazione Riarrangiamento cromosomico nel quale materiale genetico trasmigra dal suo
posto normale verso un altro sito spesso distruggendo geni e provocando
anormalità
Fattore α di necrosi Una proteina ed una citochina che di preferenza uccidono cellule tumorali ed
tumorale hanno un ampio raggio di azione pro-infiammatoria
Gene Qualunque gene che normalmente agisce sull’inibizione della crescita
onco-soppressore cellulare, la mutazione o cancellazione del quale può dare come risultato una
irregolare crescita cellulare e il cancro
Tirosino-chinasi Enzima che attiva le proteine fosforilando l’aminoacido tirosina
Uracile Base tovata nel DNA
Vaccino Nel contesto dell’oncologia l’uso di cellule tumorali modificate - cellule tumorali
lisate e vettori che esprimono antigeni tumorali che stimolano una risposta
immunitaria contro un tumore esistente
VEGF Fattore di crescita endoteliale vascolare
Xeno innesto Innesto chirurgico di tessuto di una specie su o in un individuo di specie
diversa (eterologo)
Bibliografia
Questa bibliografia non intende essere una guida comprensiva di tutto il materiale di
referenza usato per preparare questa Risorsa Educazionale. Piuttosto è stata allestita
per indicare le più importanti risorse di ulteriori informazioni per chi sia interessato a
saperne di più circa gli argomenti descritti.
Module 1
Adams VR. Adverse events associated with chemotherapy for common cancers. Pharmacotherapy
2000;20:S96–S103.
Berrino F, Gatta G, Chessa E, et al. The EUROCARE II Study. Eur J Cancer 1998;34:2139–278.
Boyle P, Veronesi U, Tubiana M, et al. European School of Oncology Advisory Report to the European
Commission for the ‘Europe Against Cancer Programme’ European Code Against Cancer. Eur J Cancer
1995;31A:1395–405.
Ferlay J, Bray F, Sankila R, Parkin DM. EUCAN: Cancer incidence, mortality and prevalence in the
European Union 1996, version 3.1.

Greenwald P, Kramer BS, Weed DL. Cancer prevention and control. New York: Marcel Dekker, 1998.
IARC CancerBase No. 4. Lyon, IARCPress, 1999. Limited version available from:
URL: http://www-dep.iarc.fr/eucan/eucan.htm
Kramer BS, Gohagan JK, Prorok PC. Cancer screening: Theory and practice. New York:
Marcel Dekker, 1998.
Tannock IF, Hill RP. The basic science of oncology. 3rd ed. New York: McGraw-Hill, 1998, p. 16.
http://cancernet.nci.nih.gov/
Module 2
Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K, Watson JD. Molecular biology of the cell. 3rd ed. New York:
Garland Publishing, 1999.
Bastian G. Basic concepts of chemistry, the cell, and tissues. Oxford: Longman Higher Education, 1993.
Campbell NA. Biology. 3rd ed. California: The Benjamin/Cummings Publishing Company, 1993.
Smith C. The secret language of cells. The Scientist 2000;14:24.
Stein GS, Baserga R, Giordano A, editors. The molecular basis of cell cycle and growth control. New York:
John Wiley & Sons, 1999.
Module 3
Aaronson SA. Growth factors and cancer. Science 1991;254:1146–53.
Agarwal ML, Taylor WR, Chernov MV, et al. The p53 network. J Biol Chem 1998;273:1–4.
Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K, Watson JD. Molecular biology of the cell. 3rd ed. New York:
Garland Publishing, 1999.
Bowman T, Yu H. Signal transducers and activators of transcription: novel targets for anticancer
therapeutics. Cancer Control 1999;5:427–35.
Dimond E, Peters J, Jenkins J. The genetic basis of cancer. Cancer Nurs 1997;20:213–26.
Rasmussen H, editor. Cell communication in health and disease: Readings from Scientific American
Magazine. New York: WH Freeman and Company, 1991.
Ross JS, Fletcher JA. The HER-2/neu oncogene in breast cancer: prognostic factor, predictive factor, and
target for therapy. Stem Cells 1998;16:413–28.
Stein GS, Baserga R, Giordano A, editors. The molecular basis of cell cycle and growth control. New York:
John Wiley and Sons, 1999.
Module 4
Howard GC, Bethell DR, editors. Basic methods in antibody production and characterization. New York:
CRC Press, 2000.
Kuby J. Immunology. 2nd ed. New York: WH Freeman and Company, 1994.
Peakman M, Vergani D. Basic and clinical immunology. London: Churchill Livingstone, 1997.
Playfair JHL, Lypyard PM. Medical immunology made easy. London: Churchill Livingstone, 2000.
Appendix
8
8.25

8
8.26
Roitt I. Roitt’s essential immunology. Oxford: Blackwell Science, 1997.
Sompayrac L. How the immune system works. Massachusetts: Blackwell Science, 1999.
http://www.cancergenetics.org
Module 5
Attwood TK, Parry-Smith DJ. Introduction to bioinformatics.
Brown TA. Gene cloning an introduction. 3rd ed. London: Chapman and Hall, 1995.
Cowan DF, Olano JP. A practical guide to clinical laboratory testing. Oxford: Blackwell Scientific
Publications, 1997.
Griffiths A. Introduction to genetic analysis. New York: WH Freeman and Company, 2000.
Hunt S, Livesey F. Functional genomics. Oxford: Oxford University Press, 2000.
Kaplan JC, Junien C. Genomics and medicine: an anticipation. From Boolean Mendelian genetics to
multifactorial molecular medicine. C R Acad Sci III 2000;323:1167–74.
Ostresh M. No barriers to entry, transfection tools get biomolecules in the door. The Scientist 1999;13:21.
Sankoff D, Nadeau JH, editors. Comparative genomics. Dordrecht: Kluwer Academic, 2000.
Spear BB. Viewpoint – pharmacogenomics: tomorrow, and beyond. Drug Benefit Trends 1999;11:53–4.
Suhai S. Genomics and proteomics. Dordrecht: Kluwer Academic, 2000.
Watson JD, Michael G, Witkowski J, Zoller M. Recombinant DNA. New York: WH Freeman and
Company, 1992.
Zola H, Roberts-Thomson P, McEvoy R. Diagnostic immunopathology. Cambridge: Cambridge University
Press, 1995.
Module 6
Baird SB, Yasko JM, editors. The biotherapy of cancer. Oncol Nurs Forum 1989;16(6 Suppl.):1–47.
Gore M, Riches P, editors. Immunotherapy in cancer. New York: John Wiley and Sons, 1996.
Jain RK. The next frontier of molecular medicine: delivery of therapeutics. Nat Med 1998;6:655–7.
Peters J, Dimond E, Jenkins J. Clinical applications of genetic technologies to cancer care. Cancer Nurs
1997;20:359–77.
Rosenberg SA, editor. Principles and practice of the biologic therapy of cancer. 3rd ed. Philadelphia:
Lippincott Williams and Wilkins, 2000.
Trahan Rieger P. Biotherapy. Sudbury, MA, USA: Jones and Bartlett International, 1995.
Tranin AS, editor. Genetics and cancer. Semin Oncol Nurs 1997;13(2):67.
Cytokines
Atkins MB, Mier JW, editors. Applications of interleukin-2. New York: Marcel Dekker, 1998.
Cantell C. The story of interferon. World Scientific Publishing, 1998.
Klastersky J, Schimpff SC, Senn H-J, editors. Handbook of supportive care in cancer. New York:
Marcel Dekker, 1998.

Lindenmann J, Schleuning WD, editors. Interferon: the dawn of recombinant protein drugs. Berlin: Springer
Verlag, 1999.
Mandelli F, Arcese W, Avvisati G. The interferons in hematological malignancies. Baillieres Clin Haematol
1994;7:91–113.
Morstyn G, Dexter TM, Foote M, editors. Filgrastim (R-metHuG-CSF) in clinical practice. New York:
Marcel Dekker, 1998.
Siegel JP, Puri RK. Interleukin-2 toxicity. J Clin Oncol 1991;9:694–704.
Wagstaff J. The role of interleukin-2 in the treatment of cancer patients. Dordrecht: Kluwer Academic, 1993.
Waxman JH, Balkwill FR. Interleukin-2. Oxford: Blackwell Science, 1992.
Wingard JR, Demetri GD, editors. Clinical applications of cytokines and growth factors (developments in
oncology, No. 80). Boston: Kluwer Academic, 1999.
Antibody-based therapy
Baquiran DC, Dantis L, McKerrow J. Monoclonal antibodies: innovations in diagnosis and therapy. Semin
Oncol Nurs 1996;12:130–41.
Baselga J, Norton L, Albanell J, et al. Recombinant humanized anti-HER2 antibody (Herceptin ® ) enhances
the antitumor activity of paclitaxel and doxorubicin against HER2/neu overexpressing human breast cancer
xenografts. Cancer Res 1998;58:2825–31.
Baselga J, Tripathy D, Mendelsohn J, et al. Phase II study of weekly intravenous recombinant humanized
anti-p185HER2 monoclonal antibody in patients with HER2/neu-overexpressing metastatic breast cancer.
J Clin Oncol 1996;14:737–44.
Böhme C. Anti-HER2 therapy: how to use Herceptin ® in clinical practice. Eur J Oncol Nurs 2000;4(Suppl.
1):30–6.
Carter P, Presta L, Gorman CM, et al. Humanization of an anti-p185HER2 antibody for human cancer therapy.
Proc Natl Acad Sci USA 1992;89:4285–9.
Cobleigh MA, Vogel CL, Tripathy D, et al. Multinational study of the efficacy and safety of humanized
anti-HER2 monoclonal antibody in women who have HER2-overexpressing metastatic breast cancer that
has progressed after chemotherapy for metastatic disease.
J Clin Oncol 1999;17:2639–48.
Foss FM, Saleh MN, Krueger JG, et al. Diphtheria toxin fusion proteins. In: Frankel AE, editor. Clinical
applications of immunotoxins. Berlin: Springer Verlag, 1998:63–81.
Grossbard ML, editor. Monoclonal antibody-based therapy of cancer. New York:
Marcel Dekker, 1998.
Hertler AA, Frankel AE. Immunotoxins: a clinical review of their use in the treatment of malignancies.
J Clin Oncol 1989;7:1932–42.
Jurcic JG, Scheinberg DA. Radioimmunotherapy of hematological cancer: problems and prognosis.
Clin Cancer Res 1995;1:533–41.
McDevitt MR, Sgouros G, Finn RD, et al. Radioimmunotherapy with alpha-emitting nuclides. Eur J Nucl Med
1998;25:1341–51.
MacLean JA, Su Z, Guo Y, et al. Anti-CD3: anti-IL-2 receptor bispecific monoclonal antibody.
J Immunol 1993;150:1619–28.
Appendix
8
8.27

8
8.28
Meredith RF, LoBuglio AF, Spencer EB. Recent progress in radioimmunotherapy for cancer. Oncology
1997;11:979–84.
Osoba D, Burchmore M. Health-related quality of life in women with metastatic breast cancer treated with
trastuzumab (Herceptin). Semin Oncol 1999;26(Suppl. 12):84–8.
Piccart MJ, Di Leo A, Hamilton A. HER2: a ‘predictive factor’ ready to use in the daily management of
breast cancer patients? Eur J Cancer 2000;36:1755–61.
Sgouros G. Radioimmunotherapy of micrometastases: sidestepping the solid tumor hurdle. J Nucl Med
1995;36:1910–12.
Slamon DJ, Leyland-Jones B, Shak S, et al. Concurrent administration of anti-HER-2 monoclonal antibody
and first-line chemotherapy for HER2-overexpressing metastatic breast cancer: a phase III, multinational,
randomized, controlled trial. N Engl J Med 2001, in press.
Uckun FM, Reaman GH. Immunotoxins for treatment of leukemia and lymphoma. Leuk Lymphoma
1995;18:195–201.
Valone FH, Kaufman PA, Guyre PM, et al. Clinical trials of bispecific antibody MDX-210 in women with
advanced breast or ovarian cancer that overexpress HER-2/neu. J Hematol 1995a;4:471–5.
Winkler U, Barth S, Schnell R, et al. The emerging role of immunotoxins in leukemia and lymphoma.
Ann Oncol 1997;1(Suppl.):139–46.
Cancer vaccines
Disis ML, Cheever MA. HER-2/neu oncogenic protein: issues in vaccine development. Crit Rev Immunol
1998;18:37–45.
Nestle FO, Alijagic S, Gilliet M, et al. Vaccination of melanoma patients with peptide or tumor lysate-pulsed
dendritic cells. Nat Med 1998;4:328–32.
Rosenberg SA, Yang JC, Schwartzentruber DJ, et al. Immunologic and therapeutic evaluation of a synthetic
vaccine for the treatment of patients with metastatic melanoma. Nat Med 1998;4:321.
Stern PL, Beverley PCL, Carroll MW, editors. Cancer vaccines and immunotherapy. Cambridge: Cambridge
University Press, 2000.
Tindle RW. Human papillomavirus vaccines for cervical cancer. Curr Opin Immunol 1998;8:643.
Gene therapy
Blankenstein T, editor. Gene therapy: Principles and applications. Birkhauser, 1999.
Habib NA, editor. Cancer gene therapy: Past achievements and future challenges (advances in
experimental medicine and biology, V. 465). Dordrecht: Kluwer Academic, 2000.
Lemoine NR, Cooper DN. Gene therapy (a volume in the human molecular genetics series). New York:
Academic Press, 1996.
Cell-based therapy
Dazzi F, Goldman JM. Adoptive immunotherapy following allogeneic bone marrow transplantation.
Annu Rev Med 1998;49:329–40.
Dunbar PR, Chen JL, Chao D, et al. Cutting edge: rapid cloning of tumor-specific CTL suitable for adoptive
immunotherapy of melanoma. J Immunol 1999;162:6959.

Keilholz U, Schlag P, Tilgen W, et al. Regional administration of lymphokine-activated killer cells can be
superior to intravenous application. Cancer 1992;69:2172.
Kradin RL, Lazarus DS, Dubinett SM. Tumor-infiltrating lymphocytes and interleukin-2 in treatment of
advanced cancer. Lancet 1989;I:577.
McCarty TM, Liu X, Sun JY, et al. Targeting p53 for adoptive T-cell immunotherapy. Cancer Res
1998;58:2601.
Rosenberg SA, Terry W. Passive immunotherapy of cancer in animals and man. Adv Cancer Res
1977;25:323.
Topalian SL, Muul LM, Solomon D, et al. Expansion of tumor infiltrating lymphocytes for use in
immunotherapy trials. J Immunol Methods 1996;65:413.
Module 7
Burstein HJ, Kuter I, Richardson PG, et al. Herceptin (H) and Navelbine (V) for HER2-positive metastatic
breast cancer: a phase II study. Proc Am Soc Clin Oncol 2000;19:102A.
Claesson-Welsh L, editor. Vascular growth factors and angiogenesis (current topics in microbiology and
immunology, Vol. 237). Heidelberg: Springer Verlag, 1999.
Kuzur ME, Albain KS, Huntington M, et al. A phase II trial of docetaxel and Herceptin in metastatic breast
cancer patients overexpressing HER-2. Proc Am Soc Clin Oncol 2000;19:131A.
Leyland-Jones B, Hemmings F, Arnold A, et al. Pharmacokinetics of Herceptin ® administered with paclitaxel
every 3 weeks. Breast Cancer Res Treat 2000;64:124 (abstract 534).
Maragoudakis ME, editor. Angiogenesis: from the molecular to integrative pharmacology (advances in
experimental medicine and biology, Vol. 476). Dordrecht: Kluwer Academic, 2000.
Pennington SR, Dunn M. Proteomics. BIOS Scientific, 1999.
Rosenberg SA, editor. Principles and practice of the biologic therapy of cancer. 3rd ed. Philadelphia:
Lippincott Williams and Wilkins, 2000.
Rubanyi GM, editor. Angiogenesis in health and disease: Basic mechanisms and clinical applications.
New York: Marcel Dekker, 1999.
Schena M. DNA microarrays. Oxford: Oxford University Press, 1999.
Seidman AD, Baselga J, Yao TY, et al. HER-2/neu over-expression and clinical taxane sensitivity:
a multivariate analysis in patients with metastatic breast cancer (MBC). Proc Am Soc Clin Oncol
1996;15:104.
Suhai S. Genomics and proteomics. Dordrecht: Kluwer Academic, 2000.
Vogel C, Cobleigh M, Tripathy D, et al. First-line, non-hormonal, treatment of women with HER2
overexpressing metastatic breast cancer with Herceptin (trastuzumab, humanized anti-HER2 antibody).
Proc Am Soc Clin Oncol 2000;19:71A.
Genetic predisposition
American Society of Clinical Oncology. Statement of the American Society of Clinical Oncology: genetics
testing for cancer susceptibilty. J Clin Oncol 1994;14:1730–6.
Appendix
8
8.29

8
8.30
Bardley ANM. The contribution of molecular genetics to the understanding and management of cancer:
potential future applications and implications for nurses. Eur J Cancer Care 1999;8:97–103.
Biesecker BB. Genetic testing for cancer predisposition. Cancer Nurs 1997;20:285–300.
Calzone KA. Genetic predisposition testing: clinical implications for oncology nurses. Oncol Nurs Forum
1997;24:712–18.
Dimond E, Calzone K, Davis J, Jenkins J. The role of the nurse in cancer genetics. Cancer Nurs
1998;21:57–75.
Eng C, Stratton M, Ponder B, et al. Familial cancer syndromes. Lancet 1994;343:709–13.
Giarelli E, Jacobs LA. Issues related to the use of genetic material and information. Oncol Nurs Forum
2000;27:459–67.
Lea DH, Jenkins JF, Francomano CA. Genetics in clinical practice: New directions for nursing and health
care. Sudbury: Jones and Bartlett, 1998.
Loescher LJ. Genetics in cancer prediction, screening, and counseling: Part II, the nurse’s role in genetic
counselling. Oncol Nurs Forum 1995;22(Suppl.):16–19.
Murphy AE. Dealing with uncertainty of developing cancer. Eur J Cancer Care 1999;8:233–7.
Ponder BAJ. Setting up and running a familial cancer clinic. Br Med J 1994;53:732–45.