Biochimica strutturale e funzionale

UTILIZZO DI PARTI DI CELLULE TUMORALI O DI ANTIGENI PER STIMOLARE IL SISTEMA IMMUNITARIO E SVILUPPARE ANTICORPI CONTRO QUEL TUMORE

Un po' come viene fatto per i vaccini contro il virus del Covid, è possibile utilizzare parti di cellule tumorali o antigeni per stimolare il sistema immunitario. Questo può essere fatto veicolando un DNA che trascrive per una proteina dell'antigene attraverso adenovirus di scimpanzé, oppure veicolando direttamente l'antigene stesso o l'mRNA. In tutti e tre i casi, le cellule dendritiche processeranno l'antigene e favoriranno la produzione di anticorpi contro lo stesso antigene presente nella cellula tumorale. È anche possibile utilizzare la proteina purificata.

Nel ligand design o drug design, si studia come la proteina (o il farmaco) interagisce con il ligando, il substrato o l'enzima. Quando si ha una kd bassa, significa che si ha una costante di affinità elevata. Si utilizzano approcci fenomenologici per studiare ciò che avviene in soluzione nella cellula. Il legame di un ligando al suo target è determinato dalla affinità tra di loro.

dalla concentrazione: siccome ho un ligando che diffonde in tutte le direzioni, solo una è utile per interagire con il sito attivo ed è ovvio che se ho una kd bassa nei confronti di quel target non ce la farà mai ma se la concentrazione è uguale alla kd allora ci sarà il legame grazie a ka elevata. Se il target è a bassissime concentrazioni e ho la molecola che arriva a concentrazioni basse non interagisce da un punto di vista fenomelogico. Quindi anche se io ho una concentrazione di target basso non ci sarà interazione. Il legame massimo dipende dalla concentrazione del target quindi queste sono le cose sulle quali si prendono le fondamenta dello sviluppo dei farmaci. E quindi io non posso selezionare un target presente in alte concentrazioni in altre cellule altrimenti avrei effetti collaterali, pertanto prendo un target overespressso nella cellula tumorale e in bassissime concentrazioni nelle cellule normali.

Vaccini: non uso interamente

L'adenovirus + aggiungo un plasmide con cassetta genica. Il genoma dell'adenovirus è stato privato di geni di virulenza.

Cellule dendritiche cellue che appartengono al sistema immunitario con la funzione di presentare l'antigene ai linfociti B e T.

A volte alcuni anticorpi sono sufficienti per inattivare il recettore perché sono in grado di stabilizzare il recettore nella conformazione inattiva. Nel momento in cui c'è il legame anticorpo-antigene si ha un cambiamento conformazione del recettore per adattamento indotto.

Oppure un anticorpo può legarsi in una regione del sito attivo e quindi inattivare anche l'enzima.

Questi approcci terapeutici possono essere anche utilizzati in modo sinergico-concertato. Ad es. la chemioterapia stessa può essere usata in combinazione con gli approcci immunoterapeutici, oppure spesso possiamo utilizzare un vaccino e poi utilizzare farmaci antiapoptotici che sono in grado di inibire la

crescita tumorale. Un altro approccio importante è quello di inibire tutti i meccanismi molecolari per cui la cellula tumorale ha perso la capacità di andare in apoptosi. Quando abbiamo parlato di omeostasi cellulare, abbiamo detto che bisogna mantenere determinate concentrazioni: quando una cellula muore un'altra cellula la sostituirà derivata da una cellula staminale. Tutte le cellule tumorali perdono la capacità di andare in apoptosi e continuano a proliferare in modo indifferenziato per cui se io ho un epatocita che diventa cellula neoplastica non sintetizzerà tutti gli enzimi necessari ma diventerà una cellula deindifferenziata e cresce con una proliferazione elevata. Quindi anche inibire i sistemi che hanno dato uno spegnimento del processo apoptotico quindi fare dei farmaci che blocchino i sistemi antiapoptotici per riattivare l'apoptosi nelle cellule tumorali. Spesso non esiste la pillola magica, non esiste mai un farmaco solo,

Spesso si trovano veramente effettisinergici molto più efficaci: associare uso anticorpi monoclonali con approcci chemioteraputici spesso è vincente. Ci sono moltissimi casi in cui per diversi tumori si sceglie l'approccio multiterapeutico e l'uso sinergico di diversi tipi di farmaci.

Se noi osserviamo anche il mercato dei farmaci biotech contro i tumori iniziato intorno agli inizi degli anni '90 in cui ci sono state applicazioni per quanto riguarda l'immunoterapia dei tumori. L'interferone è una citochina che è in grado di attivare il sistema immunitario e quindi intorno agli anni '90 ci fu un farmaco che entrò in commercio usato in combinazione con chemioterapia per sconfiggere il tumore al colon.

Con gli anticorpi posso fare anche una tumor detection e scopro un tumore, isolo gli anticorpi monoclonali poi ne brevetto solo uno che ha una specificità per una regione target della proteina e non effetti collaterali.

ovviamente quello stesso anticorpo può essere usato anche per fare diagnostica! Cioè se io ho quell'anticorpo che mi riconosce un target overespresso in quel tumore, ovviamente quello stesso anticorpo può rivelarmi il tumore.

L'anticorpo lo brevettiamo per l'uso terapeutico e nell'uso della detection in vivo detection: coniugo → anticorpo con sostanze rilevabili in RMN che mi da un segnale chiaro e io posso fare a questo punto un'analisi in vivo per localizzare in modo specifico la massa tumorale (in vivo imagining) e questo posso farlo con composti fluorescenti, con composti che emettono radiazioni e con composti che mandino un segnale in RMN.

In questo caso la tumor detection diventa estremamente sensibile: oggi per fare la tumor detection usiamo la TAC che mi da masse ma senza biopsia non posso dire che è un tumore; la risonanza magnetica nucleare classica con liquido di contrasto che mi va a rilevare regioni putative di tumore.

Ma non sono certo senza biopsia, altro metodo è la PET (positron emission tomography) in cui si somministra un glucosio radioattivo e si vedono le regioni del nostro corpo che sono in grado di fare catabolismo del glucosio ancora più rapidamente. Ma se ho un paziente con diabete di tipo II trattato con metformina posso avere falsi positivi: la PET mi darà regioni che hanno un elevato consumo di glucosio ma può essere un falso positivo, anche un sito di infiammazione mi può dare falsi positivi. Viceversa, se io ho un anticorpo che è in grado di legare in modo specifico la regione di tumore non solo posso identificarla ma posso anche quantificare la massa, quindi ho una detection molto specifica. Quindi, una volta brevettato un anticorpo posso sia fare immunoterapia che una detection molto raffinata. Man mano che si scoprono sostanze che possono essere coniugate con anticorpi che possono dare un segnale con risonanza, composti fluorescenti ecc. Nella slide (farmaci biotech)

Contro i tumori, posso dire che la terapia con anticorpi monoclonali sta prendendo sempre più piede, ma la strategia è sempre quella di fare un trattamento sinergico. I farmaci che hanno anticorpi monoclonali hanno MAB alla fine e sono sostanzialmente usati in modo sinergico per ridurre il melanoma.

La cosa importante che c'è da dire è che questi farmaci, visto il loro processo di ricerca e sviluppo e le varie necessarie per dare luogo alla loro commercializzazione che richiedono costi intorno a un miliardo di euro, portano tutti questi farmaci ad avere costi elevatissimi da 800 euro a 10.000 euro a somministrazione. Questo è qualcosa che però, grazie al fatto che esistono spin off universitari per la fase pre-clinica, i costi stanno diminuendo di molto. Quindi, mano a mano che andremo avanti con fasi di ricerca e sviluppo, questi farmaci avranno sempre un costo più basso.

Se io ho un paziente al quale è stata fatta una restrizione chirurgica

costituzione della stessa.I costi di questi farmaci a base di anticorpi sono elevatissimi per ogni somministrazione, ma ad ogni anno icosti vanno riducendosi perché stanno aumentando oggi le start-up e spin off universitari oltre che l’utilizzodi nuove tecnologie innovative.Per quanto riguarda l’immunoterapia in generale si parla di red biotech, mentre con il termine white si parla di biotech industriale (produzione di molecole ad utilizzo industriale: es. sintesi di acido ascorbico).

PRODUZIONE DI PICCOLE MOLECOLE BIOLOGICHE

LA SINTESI DI ACIDO ASCORBICO

Fino a una 15ina di anni fa era una sintesi di tipo chimico prodotta a livello industriale, invece oggi si unaErwinia piccola modificata geneticamente in cui il pathway di sintesi di chimica prevede di partire dalglucosio, il quale viene sottoposto a riduzione catalitica arrivando al D-Sorbitolo, trattato poi con sorbitolodeidrogenasi ottenendo il L-Sorbosio, con ossidazione chimica otteniamo l’acido

2-cheto-L-gluconico, convertito poi in Acido L-ascorbico. Tutti questi passaggi prevedevano acidi forti e reattori mantenuti in condizioni estreme e questo comportava più rischi.