Appunti Biochimica applicata

MICRORGANISMI

Le principali proteine ricombinanti di interesse medico espresse in microrganismi che vengono

utilizzate per curare determinate patologie sono:

insulina umana: viene utilizzata per la cura del diabete.

• L'insulina un tempo veniva purificata dal pancreas di maiale ma al giorno d'oggi è prodotta

come proteina ricombinante

glucagone: viene utilizzato per la cura dell'ipoglicemia

• vaccino per l'epatite B

• interferoni: gli interferoni sono citochine ad ampio spettro che vengono prodotte a livello

• dell'organismo umano.

Gli interferoni sono molto utili per la cura di diverse patologie anche se non se ne conosce

bene il meccanismo d'azione.

Si distinguono:

1. interferone alfa: viene utilizzato per alcune forme di tumori

2. interferone beta: viene utilizzato per la cura della sclerosi multipla

3. interferone consenso: viene utilizzato per la cura dell'epatite C (infezione cronica HCV)

glucocerebrosidasi: è utilizzata per la cura del mordo di Gaucher

• attivatore del plasminogeno tissutale: viene utilizzato per l'infarto del miocardio

•

Domanda esame: riportate esempi di proteine ricombinanti per la cura di determinate patologie.

Come vedi tabella

Domanda esame: limiti e vantaggi della terapia basata sulle proteine ricombinanti

Interferoni

Gli interferoni sono una famiglia di citochine prodotte dal sistema immunitario e dotate di attività

antitumorale e antivirale (scoperti nel 1957).

Per la maggior parte degli interferoni non si conosce bene il meccanismo d'azione.

Sono proteine prodotte dalla maggior parte delle cellule di tutti i vertebrati quando adeguatamente

stimolate (gli interferoni sono prodotti solo se stimolati), ed hanno un’azione specie-specifica

quindi per la cura delle patologie umane è possibile utilizzare esclusivamente l'interferone umano.

Quindi agli uomini è possibile somministrare solo INF umani ma è impossibile purificare suddetti

INF dagli uomini poiché essi si trovano prodotti a livelli molto bassi in condizioni fisiologiche.

In effetti quantità prodotta nell’organismo umano in condizioni normali è così bassa da rendere

impensabile ottenerli per estrazione per qualsiasi applicazione pratica in campo terapeutico.

Quindi importante è la produzione di suddetti agenti (interferoni) per via ricombinante; la

produzione di INF per via ricombinante ha permesso l'utilizzo degli interferoni su larga scala.

Si ricordi che gli interferoni vengono somministrati per tutta la vita del paziente poiché sono

utilizzati per il trattamento di malattie croniche.

L’interferone alfa 2 è disponibile in molti paesi per il trattamento di alcuni tipi di tumore come la

leucemia a cellule capellute, il sarcoma di Kaposi, la leucemia mieloide cronica, i linfomi, il

mieloma, il carcinoma renale e il melanoma.

In effetti, alcuni interferoni vengono utilizzati per il trattamento di alcune neoplasie.

Vaccini

La produzione di immunogeni (in genere proteine antigeniche di superficie) via DNA ricombinante

permette di ottenere vaccini del tutto sicuri e di purezza molto elevata, riducendo sia la dose

necessaria che i rischi di shock anafilattico.

In effetti, i vaccini prodotti mediante le tecniche del DNA ricombinante sono migliori rispetto a

quelli con patogeni attenuati o patogeni uccisi.

(l'inattivazione del patogeno poteva causare il rischio che tale patogeno si riattivasse nell'organismo

con conseguente insorgenza di patologie molto gravi)

In alcuni casi, l’uso di antigeni ricombinanti ha rappresentato l’unica reale possibilità di ottenere

un vaccino efficace e sicuro (epatite virale B, meningite virale, pertosse).

Gli antigeni ricombinanti (o gli anticorpi corrispondenti) costituiscono la sola speranza nella

ricerca di protezione contro patogeni letali ed estremamente difficili da manipolare (HIV).

4. IMAGING DEI TUMORI

L’applicazione in vivo finora più diffusa di proteine ricombinanti terapeutiche è costituita

dall’imaging dei tumori.

Solitamente i tumori vengono visualizzati attraverso l'identificazione di proteine che normalmente

sono silenti ma che vengono riespresse sulla superficie delle cellule tumorali; tali proteine vengono

identificate utilizzando anticorpi specifici.

Anticorpi monoclonali specifici per le cellule neoplastiche, marcati con isotopi radioattivi,

possono essere utilizzati per la visualizzazione in vivo delle masse tumorali anche nel caso in cui

questi tumori colpiscano un tessuto difficilmente accessibile come il SNC.

Questo imaging prevede quindi l'utilizzo di Ab monoclonali che riconoscono proteine che vengono

espresse dalle cellule tumorali.

Gli Ab monoclonali sono prodotti contro proteine prodotte per via ricombinante (inietto le proteine

ricombinanti in un animale inducendo la formazione di Ab nei confronti di questa).

Sono disponibili sul mercato, o in fase di approvazione, agenti per la visualizzazione di diversi

tumori: Adenocarcinoma colo-rettale e ovarico

• Tumore polmonare e mammario: il tumore polmonare è uno dei tumori più difficili da

• debellare. La diagnosi dello stesso è infausta; quindi è importante identificare il tumore

quando la malattia si trova ancora nella fase asintomatica

Melanoma

•

(nelle prime lezioni avevamo visto l'imaging metabolico dei tumori che NON si basa sulle proteine

ricombinanti)

SVILUPPO DI FARMACI BIOTECNOLOGICI (importante!)

Dalla scoperta come identità biochimica dotata di una particolare attività biologica (scoperta di una

molecola) all’approvazione ed immissione sul mercato, un prodotto terapeutico viene sottoposto a

una lunga serie di esami (prima in vitro, poi negli animali e infine nell’uomo con le 3 fasi cliniche).

Tutto questo richiede in media 10 anni (è quindi un percorso molto lungo).

E’ chiaro quindi che i prodotti che hanno raggiunto il mercato negli ultimi anni sono il frutto di

scoperte di 10-12 anni prima e che, d’altra parte, il potenziale settore è determinato dai prodotti

che oggi sono nelle varie fasi di sperimentazione e che si presume raggiungano il mercato nei

prossimi anni.

(difficilmente le ricerche che vengono condotte in un determinato momento permettono di curare le

persone che sono affette da quella malattia in quel determinato momento)

SCLEROSI MULTIPLA (SM)

La SM è una malattia autoimmune cronica demielinizzante, con le lesioni a carico del sistema

nervoso centrale; in effetti vengono prodotti anticorpi diretti contro la mielina che riveste le fibre

nervose.

Quindi altera la normale propagazione dell'impulso nervoso.

La sclerosi multipla (SM) colpisce circa 2,3 milioni di persone, ovvero 1 persona ogni 3000 nel

mondo.

E' quindi una malattia molto diffusa.

La prevalenza della SM è più alta nei paesi più lontani dall'Equatore quali USA, America del Nord

ed Europa.

La SM può essere mortale.

Al giorno d'oggi NON esiste una cura; vengono utilizzati solitamente gli interferoni che però hanno

degli effetti tossici anche importanti.

I soggetti con SM possono manifestare una vasta gamma di sintomi (sintomi variabili):

fino al 90% dei soggetti manifesta astenia (debolezza)

• oltre il 50% dei soggetti ha difficoltà di deambulazione entro 15 anni dall'insorgenza della

• SM.

L'individuo diventa quindi non in grado di muoversi autonomamente; necessita di un

deambulatore o di una sedia a rotelle

il rischio di depressione è 3 volte maggiore in soggetti con SM

• il rischio di disturbi del sonno è il doppio in soggetti con SM

•

In alcuni soggetti con SM la malattia e i danni al sistema nervoso (danno alla mielina ovvero alla

guaina isolante che riveste le fibre nervose) possono andare avanti anche in assenza di segni o

sintomi evidenti.

Cioè inizialmente la SM è silente.

Chi si ammala di SM?

La SM è una delle principali cause di disabilità di origine NON traumatica nei giovani.

Essa viene di solito diagnosticata in soggetti di età compresa tra i 20 e i 40 anni; cioè, la SM è una

malattia che colpisce principalmente i giovani.

Le donne hanno il doppio del rischio di sviluppare SM rispetto agli uomini.

Ci sono 2 forme della SM:

quella primariamente progressiva: NON esistono cure per questa forma

• quella recidiva: viene trattata con INF beta1a

•

Come si cura la SM?

L'interferone beta-1a viene utilizzato nel trattamento delle forme recidivanti di sclerosi multipla

per ridurre il numero delle ricadute e rallentare il peggioramento delle condizioni cliniche del

paziente.

L'interferone beta-1a è una molecola identica a una proteina naturalmente presente nell'organismo;

il suo meccanismo di funzionamento esatto non è noto ma si pensa che interferisca con alcune

molecole responsabili dei sintomi acuti della sclerosi multipla.

Il trattamento mediante l'interferone beta-1a, però, può avere degli effetti collaterali anche molto

gravi.

In effetti, i trattamenti a base di questa molecola possono aumentare il rischio di depressione e

suicidio.

Inoltre, possono essere associati a gravi effetti epatici ed a una riduzione della capacità di

combattere le infezioni (si abbassano le difese immunitarie) e alla riduzione delle piastrine nel

sangue.

La presenza di albumina nei prodotti a base di interferone beta-1a porta invece il rischio, molto raro,

di contrarre infezioni virali o la malattia di Creutzfeldt-Jakob.

Fra gli altri possibili effetti avversi (che sono presenti in forma variabile a seconda del paziente)

dell'interferone beta-1a vi sono:

sintomi simil-influenzali

• reazioni al sito di iniezione

• sonnolenza

• secchezza delle fauci

• dolori muscolari

• mal di schiena

• mal di stomaco

•

L'elevata quantità di effetti collaterali e avversi ha reso necessario lo sviluppo di un nuovo F più

specifico.

Vi è poi l'Ocrelizumab.

Esso è un nuovo farmaco biologico che è stato introdotto nell'ottobre del 2015; esso è un F

annunciato nel 2015 che avrebbe dovuto rappresentare un salto di qualità rispetto al classico

interferone beta-1a che veniva utilizzato per il trattamento della SM.

Ocrelizumab è anticorpo monoclonale progettato per agire selettivamente sui linfociti B CD20+,

le cellule immunitarie considerate tra le principali responsabili del danno alla mielina che si osserva

nella sclerosi multipla e che determina la disabilità; si ricordi infatti che tali cellule immunitarie

sono quelle responsabili della produzione di anticorpi.

Cioè tale F ha un'azione mirata ai linfociti B; colpisce selettivamente le cellule che producono gli

autoanticorpi responsabili dei sintomi del