Modulo Fisiopatologia e fondamenti di terapia biotecnologica

Oncologia di tumori solidi

Principi di biologia tumorale e epidemiologia

Il cancro si caratterizza per delle caratteristiche fondamentali che definiscono i principi biologici per cui una cellula può essere definita tumorale → hallmark. Il cancro è una malattia dei geni → alla base di proliferazione e metastatizzazione ci sono alterazioni genetiche. I geni alterati sono oncogeni o oncosoppressori.

Oncogeni: alterazione in senso positivo (gain of function) dà origine a proliferazione tumorale.

Oncosoppressori: alterazione in senso negativo (loss of function) porta a proliferazione tumorale. Questi geni non agiscono singolarmente. La loro alterazione viene valutata in base alla quantità di mRNA o pp prodotte.

Ci sono una serie di alterazioni che coinvolgono il DNA → sulla cellula normale agiscono agenti mutageni oppure ci sono mutazioni ereditabili (sindromiche predispongono a tumori). I danni si accumulano e danno luogo a mutazioni in oncogeni o oncosoppressori. Abbiamo espansione clonale e si aggiungono mutazioni → eterogeneità: alcuni cloni sfuggono alla terapia.

Hallmark del cancro

Gli hallmark hanno avuto una progressione. Nella prima pubblicazione erano indicati:

• Indipendenza da GF: il tumore o li produce da solo o li assorbe di più
• Evasione da apoptosi
• Insensibilità a segnali inibitori
• Neovascolarizzazione
• Invasione di tessuti
• Potenziale replicativo infinito

Nel 2011 abbiamo un aggiornamento:

• Metabolismo energetico sregolato
• Instabilità genomica → mutazione
• Evasione sorveglianza immunitaria: farmaci che ripristinano sorveglianza immunitaria → farmaci immunoterapici
• Infiammazione

Un ulteriore aggiornamento è avvenuto nel 2022:

• Sbloccare la plasticità fenotipica → sblocca fenotipo del tessuto di origine e passare al fenotipo di un altro tessuto
• Riprogrammazione epigenetica non mutazionale: grande parte del controllo genico è epigenetico come metilazione → i tumori attuano riprogrammazioni epigenetiche
• Capacità di modulare il processo di senescenza
• Interazione con microbioma: flora batterica particolare influenza in maniera diversa terapie tumorali

Ognuno di questi hallmark ha una possibile controparte terapeutica (es. inibitori EGFR; ripristino parte immunitaria; inibitori VEGF; inibitori PARP → vado a danneggiare solo tumore), alcuni farmaci agiscono su più aspetti (es. chemio). Abbiamo diversi circuiti inerenti hallmark → circuiti di proliferazione, di motilità, di differenziazione citostasi, di sopravvivenza.

Continuo signaling proliferativo

Altera l’omeostasi → ad un certo punto i GF servono solo in particolari situazioni. Le cellule maligne possono:

• Produrre in maniera autocrina GF
• Stimolare i tessuti circostanti a produrre GF: il tumore si trova nel suo microambiente
• Essere ipersensibili a GF normalmente presenti
• Indipendente da GF → mutazione nella componente intracellulare che bypassa l’attivazione con ligando (es. MAP chinasi)

Devo andare a vedere quale pathway è alterato. Ogni tumore ha una schematizzazione di alterazioni genetiche da tenere in considerazione per la terapia.

Evasione dei segnali inibitori della crescita

Ci sono una serie di signaling inibitori → la cellula tumorale ha perdita della funzione di questi geni. RB in risposta a stimoli fuori dalla cellula attua un effetto inibitorio, altri sono WT1, APC, CDKN20 e BRCA-1 e 2 → sono tutti oncosoppressori. p53 controlla il ciclo cellulare → blocca il ciclo cellulare quando l’accumulo degli errori sarebbe letale per la cellula. Ci sono varie mutazioni a carico di p53. NF2 controlla l’inibizione da contatto insieme a LKB1. TGF controlla la crescita tissutale β.

Resistenza morte cellulare 1

Ci sono tre modalità di morte cellulare:

• Apoptosi: le cellule tumorali hanno la capacità di produrre delle molecole anti-apoptotiche (famiglia Bcl-2 → alti livelli di espressione) oppure molecole pro-apoptotiche come Bax e Bak (bassi livelli di espressione). Anche p53, come abbiamo visto prima, può innescare nelle cellule tumorali il processo di apoptosi, quando è alterata rappresenta un altro dei meccanismi anti-apoptotici delle cellule tumorali.
• Autofagia: usata in maniera positiva dalle cellule tumorali per riciclare i nutrienti
• Necrosi: genera un ambiente infiammato propizio alla cellula tumorale → vengono prodotti una serie di fattori infiammatori che stimolano l’angiogenesi

Immortalizzazione

Abbiamo controllo carente di apoptosi e processo alterato di senescenza legato al controllo dei telomeri tramite telomerasi.

Angiogenesi

Senza nutrienti la cellula muore. Avviene fisiologicamente durante la riparazione o la crescita d’organo. Avviene attraverso VEGF. Ci sono terapie contro VEGF o contro VEGFR. Ci sono diverse isoforme di VEGF.

Metastatizzazione e invasione

Cellule tumorali vanno in torrente linfatico (più locale) o ematico → cellule tumorali possono infiltrare localmente. Il processo è la EMT. Non tutti i tumori danno metastasi, non si sa perché alcuni possano metastatizzare e alcuni no e non si può prevedere chi darà metastasi o meno. Dopo resezione tumorale posso andare a vedere se è ancora presente DNA tumorale mutato tramite biopsia liquida → residuo. Non tutti i tumori rilasciano DNA.

Deregulatione metabolismo

Riprogrammazione da aerobico ad anaerobico → condizioni legate all’ipossia.

Escape risposta immune

Ci sono numerosi meccanismi. Il tumore produce sostanze inibitorie nei confronti dei linfociti → evasione.

Microambiente tumorale (TME)

Si tratta delle cellule dello stroma → sostanza che tiene insieme gli organi. È una struttura dinamica → contiene ad esempio cellule del sistema immunitario. Abbiamo:

• Cellule tumorali
• Cellule staminali tumorali, è difficile identificarle come tali
• Cellule endoteliali: rivestono i vasi sanguigni e dialogano col tumore producendo sostanze che servono al tumore per crescere
• Periciti: stanno tra i vasi sanguigni e li tengono insieme → supporto strutturale e paracrino (Ang-1)
• Cellule immunitarie bloccate dal tumore
• Fibroblasti: formano lo stroma e producono sostate per il tumore
• Cellule stromali di altra natura

La nicchia metastatica è necessaria alla metastatizzazione tumorale, si trova nell’organo bersaglio, è un ambiente permissivo.

Oncogeni

Geni la cui attivazione è tumorale. Oncogene addiction → il tumore è dipendente dall’attivazione di quel determinato oncogene. Se inibisco quella proteina ho buoni risultati → ho terapie funzionanti. EGFR (epidermal growth factor receptor) è un oncogene mutato in diversi tumori. L'applicazione fondamentale è nel tumore al polmone NSCLC, cioè non small cell lung cancer: i tumori del polmone si dividono in tumori non a piccole cellule e a piccole cellule, per la maggior parte si tratta di tumori non a piccole cellule. La mutazione di EGFR (che è attivante) si trova nel 10% - 15% dei casi (è tanto).

Le alterazioni oncogeniche non sono solo mutazioni, ma anche fusioni geniche come riarrangiamenti per esempio di ALK, ROS-1: queste ultime sono un po’ meno frequenti, siamo nell’ordine dell’1% - 5%. HER2 si trova in diversi tumori, si trova nel tumore alla mammella e recentemente è stato dimostrato anche nel tumore del colon. In questo caso si tratta di un’amplificazione o di una mutazione: lo stesso gene può avere diversi meccanismi. Più raramente possiamo avere mutazioni di BRAF, che troviamo anche nel melanoma. Raramente possiamo avere fusioni geniche di NTRK (1%-3% dei casi). Nei GIST abbiamo attivazione di c-kit. Nel tumore alla mammella e alla prostata sono menzionate anche alterazioni dei recettori ormonali che possono definirsi a tutti gli effetti degli oncogeni. Solo negli ultimi anni ci sono farmaci che inibiscono RAS.

Possiamo fare classifiche di geni driver alterati nei tumori → 99 geni alterati nel tumore al seno; tumore al colon retto ci sono numerosi geni. Un gene driver è un gene la cui mutazione porta a progressione tumorale. Se do una terapia contro un altro tumore a un tumore diverso ma con la stessa alterazione parlo di indicazione agnostica → terapia in base all’alterazione.

Le alterazioni genetiche sono:

• Mutazioni puntiformi
• Cambio numero di copie
• Riarrangiamenti
• Inserzioni/delezioni

Risposta tumorale alla terapia: nel 50-70% dei casi la terapia anti EFGR funziona. I bersagli sono EFGR, ALK, ROS (ultimi due riarrangiati). La prevalenza è bassa → la terapia funziona bene ma abbiamo pochi pz con quello specifico tumore. Nei tumori molto frequenti ho alterazioni target in segmenti molto piccoli. Altre volte ho tumori rari in cui ho una specifica alterazione molto frequente.

EGFR

Ho il recettore tirosin chinasico, molecole adattatrici che trasducono il segnale → ho più possibili pathway. Il farmaco blocca il recettore con Ab monoclonale (o contro il ligando) o con piccole molecole. Posso usare i farmaci a diversi livelli, ma ho pp di trasduzione del segnale che potrebbero essere alterate. Per esempio nel 50% dei casi RAS è mutata nel tumore al colon.

Oncosoppressori

Si può avere perdita di materiale cromosomico contenente vari oncogeni: cr 17 e 18 hanno delezioni. Tutti gli oncosoppressori se alterati possono dare origine a sindromi familiari o a casi sporadici. Per un oncosoppressore alterato vado ad osservare anche la pp.

Epigenetica

La metilazione è un meccanismo di controllo della trascrizione → posso avere geni metilati e quindi alterati: il gene non è più trascritto. Questo fenomeno riguarda gli oncosoppressori. MGMT è una transferasi che ripara il DNA, è metilato in tumori al colon retto e cerebrali, ci sono farmaci specifici.

Epidemiologia

Si usano grandi database. Nuovi casi 415.000 e 175.000 morti. L’anatomopatologo fa la diagnosi. Abbiamo oggi una serie abbastanza limitata di composti per i quali sappiamo che c’è un’evidenza che siano cancerogeni per l’uomo. Questo ha implicazioni diagnostiche: conoscere che una persona ha avuto un’esposizione a questi agenti poi indirizza in clinica nel sospettare che abbia un tumore e ci aiuta a capirne le cause e in alcuni casi anche se può avere un comportamento biologico peculiare. Per quello che riguarda le evidenze sicure nell’uomo abbiamo:

• Agenti chimici come formaldeide e benzene, implicate nelle leucemie
• Agenti occupazionali come esposizione all’alluminio e all’alcol isopropilico, implicati in tumori del polmone, delle vie respiratorie; spesso alcuni di questi tumori professionali riguardano la rinofaringe e i seni paranasali
• Alcuni metalli sono stati definiti cancerogeni, per cui lavoratori che hanno a che fare con cromo e nichel possono andare incontro a tumori delle vie respiratorie. Molto nota è l’associazione con l’asbesto e il mesotelioma, ma è cancerogeno anche per laringe e polmone
• Polveri di cuoio e di legno sono spesso associati a tumori dei seni nasali
• L’esposizione a radiazioni è associata a tumori del polmone, delle ossa e a leucemie
• Oncogenicità di virus:
  • EBV può dare origine a linfomi o al carcinoma della rinofaringe-EBV correlato
  • I virus epatitici innescano un processo che porta al carcinoma epatocellulare HCC
  • HV8 ha un’associazione con il sarcoma di Kaposi e con il linfoma non-Hodgkin
  • Papillomavirus con il cancro della cervice
  • Helicobacter pylori alla lunga, se non è eradicato, può innescare una cascata di eventi che porta al carcinoma gastrico
  • HIV ha diverse correlazioni con diversi tipi tumorali come il carcinoma anale, della cervice uterina, dell’occhio, alcuni linfomi, il sarcoma di Kaposi, il linfoma non-Hodgkin
• Gli stili di vita: sappiamo benissimo come l’alcool sia associato al tumore alla mammella, al tumore del colon retto, a quello alla laringe, al fegato, all’esofago, al cavo orale, alla faringe. Anche il fumo di tabacco è un capitolo grandissimo: pensiamo al grande numero di tumori e di morti evitabili con adeguati stili di vita e protezione da esposizione.
• Alcuni farmaci come il proseguimento della terapia estrogenica in menopausa in maniera non bilanciata, che può dare luogo a tumori dell’endometrio, dell’ovaio o della mammella.

Cancro correlato al lavoro

Alcuni lavoratori e alcune persone possono essere stati esposti a questi agenti cancerogeni in passato:

• Asbesto → bandito prima negli Stati Uniti e poi in tutto il mondo. L’esposizione può datare anche 30-40 anni prima, per cui vediamo pazienti con mesotelioma che hanno avuto l’esposizione 20 anni fa. Le procedure di bonifica sono state messe in atto, ma l’esposizione è avvenuta comunque nel passato, sono quindi lavoratori che hanno avuto a che fare con isolanti, per cui abbiamo mesotelioma, tumore del polmone o della pelle
• Lavoratori industriali di alcune colle, che hanno a che fare con il benzene, possono sviluppare leucemia
• I pesticidi contengono l’arsenico, che può dare tumore del polmone o della pelle
• Alcuni lavoratori che hanno a che fare con minerali, per esempio per la manifattura di alcuni rivestimenti, di superfici, con metalli come il nichel e il cromo
• Lavoratori che hanno a che fare con falegnameria e mobili, dove la polvere di legno può essere cancerogena (tutte condizioni per cui esistono adeguate protezioni)
• Chi lavora a contatto con il petrolio o con composti derivati può andare incontro al tumore al polmone
• L’impiego nell’industria della gomma è correlato al tumore alla vescica
• Il cloruro di vinile è un cancerogeno a livello epatico
• L’esposizione al radio per polmone e ossa
• C’è poi una categoria di persone che hanno a che fare per tutto l’anno con il sole e che, se non prendono le opportune protezioni, vanno incontro a tumori della pelle. Nel migliore dei casi sono carcinomi squamocellulari, quindi gestibili, ma possono essere melanomi, per cui la situazione può essere molto più grave.

Modi per ridurre il rischio di cancro

Le raccomandazioni del codice europeo contro il cancro, elaborate da OMS, IARC e Commissione Europea sono le seguenti:

• Non fumare e rendere la casa libera dal fumo in generale, per cui fare in modo che non ci sia neanche un’esposizione passiva al fumo
• Peso controllato (fattore di rischio per molti tumori)
• Attività fisica ogni giorno, poiché come fattore di rischio per molti tumori c’è l’inattività. Con ciò non si intende fare sport agonistico, ma camminare a passo sostenuto tutti i giorni o 2/3 volte a settimana, il che è un fattore protettivo per molti tipi di tumore. Per cui mantenersi attivi è un fattore preventivo importante.
• Dieta sana in termini di consumo di frutta, verdura, cereali, legumi. È importante limitare cibi ad alto contenuto calorico, quindi ad alto indice glicemico, con tanti zuccheri e grassi. Sono da evitare poi le bevande zuccherate, le carni conservate e in generale le carni rosse.
• Evitare alcolici
• Evitare l’esposizione al sole, soprattutto nei bambini, perché ci possono essere lunghe latenze. Tumori molto in aumento negli Stati Uniti e in Italia sono melanoma e tumore della pelle, quindi non c’è una sensibilizzazione completa su questo argomento. I lettini abbronzanti sono stati banditi, ma nel corso degli anni probabilmente hanno fatto un po’ di danni, perché stiamo vedendo degli aumenti di melanomi in tempi che sono probabilmente legati ad esposizioni artificiali, che sono ancora peggio dell’esposizione normale.
• Proteggersi per chi ha a che fare con cancerogeni noti come il radon
• Per le donne: l’allattamento al seno riduce il rischio di cancro nella vita, per cui non solo è molto sano per il bimbo ma è anche un fattore protettivo
• Non usare la terapia ormonale sostitutiva (TOS) per molto tempo, soprattutto se non bilanciata
• Vaccinare per epatite B e Papillomavirus, perché chiaramente correlati con lo sviluppo di tumori, quindi in questo caso il vaccino non solo ti protegge dall’infezione, ma anche dal tumore
• Partecipare agli screening per il tumore al colon-retto (per uomo e donna), per il tumore alla mammella (mammografia) e per il tumore del collo dell’utero (pap test).

Rischio cumulativo

Prendendo ad esempio l’Italia. Quando parliamo del rischio di tumore è rischio cumulativo ed è il numero di persone che sarebbe necessario seguire nel corso della vita (da 0 a 84 anni) per trovarne una che sviluppi un tumore, per sesso e tipo tumorale. C’è una differenza di rischio in base al sesso, prendendo ad esempio il tumore alla prostata e il tumore al seno sono quelli che hanno numero basso → molto frequenti. I big killer (tumori più frequenti) sono polmone, colon retto, prostata e mammella. L’elemento che maggiormente impatta è l’età → fattore di rischio maggiore. Per tutti i diversi tumori abbiamo differenti fasce d’età, per tutti il rischio aumenta all’aumentare dell’età. Se andiamo ad osservare popolazioni con minore invecchiamento abbiamo età diverse. Osservando il rischio cumulativo per fasce d’età varia molto. Ci sono tumori più frequenti in fasce d’età 0-49, la maggior parte invece diventa più frequente con l’avanzare dell’età.

Sulla base dei dati di popolazione raccolti dai Registri Tumori Italiani si stima che, nel 2020, in Italia saranno diagnosticati circa 377.000 nuovi casi di neoplasie maligne (esclusi i tumori della cute non melanomi): 195.000 negli uomini e 182.000 nelle donne. Si può affermare che mediamente, ogni giorno, in Italia più di 1.000 persone si ammalano di tumore. Tumori più frequenti in uomo sono:

• 0-49:
  • Testicolo
  • Melanomi
  • Linfomi
• 50-69:
  • Prostata
  • Polmone
  • Colon retto
• 70+:
  • Prostata
  • Polmone
  • Colon retto