Oncologia e immunopatologia molecolare

Oncologia e immunopatologia molecolare

Oncologia ed epidemiologia dei tumori

Neoplasia è un termine generale che indica tutte le tipologie di tumori sia solidi che le leucemie, mentre il termine tumore designa quelli solidi (nel linguaggio comune neoplasia e tumore possono essere utilizzati come sinonimi); con il termine cancro si designa una neoplasia maligna. I tumori benigni sono localizzati, non invasivi (sono facilmente asportabili chirurgicamente) e presentano un tasso mitotico basso ed una capsula fibrosa, mentre quelli maligni sono invasivi, capaci di metastatizzare in altre sedi corporee e presentano un rapporto nucleo/citoplasma aumentato con uno scarso grado di differenziamento.

N.B. Alcune tipologie di tumori benigni possono evolvere in un fenotipo maligno; alcuni tumori benigni possono essere dannosi per la compressione di nervi, vasi e del tessuto cerebrale, per l'ostruzione di vasi e del canale intestinale e per la produzione in grandi quantità di sostanze prodotte fisiologicamente dalle cellule del tessuto.

Il cancro è una malattia molto antica in quanto sono state riscontrate delle masse tumorali perfino nei dinosauri (100 milioni di anni fa), nelle mummie egizie, nei papiri egizi in cui sono riportati casi di tumefazioni alla mammella che venivano trattati con la cauterizzazione (5000 anni fa); il termine carcinoma è stato utilizzato da Ippocrate e da Galeno, i Greci praticavano cure chirurgiche dei tumori.

N.B. I tumori sono presenti in tutte le classi dei vertebrati.

Attualmente, ogni anno vengono diagnosticati 14 milioni di casi di cancro con una mortalità di circa 8 milioni e con una maggiore propensione alla malattia nel sesso maschile (3-5 volte superiore rispetto a sesso femminile); se parliamo di incidenza assoluta (numero di nuovi casi) il cancro è maggiormente presente nei Paesi in via di sviluppo per la maggiore popolazione, mentre se parliamo di incidenza relativa (numero di casi in funzione della popolazione di riferimento quantificata come numero di malati per 100.000 abitanti) si registra un aumento dell'incidenza della patologia nei Paesi industrializzati.

[L'incidenza assoluta è utile per la preparazione di farmaci antitumorali, mentre quella relativa viene utilizzata per il confronto dei diversi Paesi o delle terapie farmacologiche]

La prevalenza indica il numero di portatori della malattia in un dato momento (la prevalenza relativa al cancro è di circa 33 milioni nel mondo).

[Sono stati registrati dei picchi di insorgenza di alcune tipologie di tumore in alcune regioni del globo, ad esempio in Brasile è presente un'alta incidenza di tumore alla cervice o in Cina per il tumore al fegato]

N.B. Il cancro rappresenta la seconda causa di morte (20-30%) nei Paesi industrializzati dopo le malattie cardiovascolari (45%), mentre nei Paesi in via di sviluppo occupa il terzo posto (9,5%) dopo le infezioni (43%) e le patologie cardiovascolari (25%).

[In Italia, la probabilità di ammalarsi di cancro è circa 1 su 2 per i maschi e 1 su 2-3 per le femmine con una mortalità di 1 su 3-4 con circa 360.000 nuovi casi all'anno; i dati ISTAT confermano che ogni anno muoiono circa 170.000 persone a causa dei tumori maligni in Italia]

Per i maschi si registra un aumento esponenziale del tumore ai polmoni ed ai bronchi dovuto al fumo e un calo del tumore allo stomaco dovuto ad una migliore conservazione degli alimenti con l'invenzione del frigorifero; per le femmine si registra un aumento del tumore ai polmoni ed ai bronchi ritardato rispetto agli uomini per la tardiva emancipazione.

[Quando l'incidenza è alta, ma la mortalità è bassa è indice di una buona terapia]

I sistemi per disincentivare il consumo di sigarette (causa del 90% dei tumori ai polmoni con una mortalità di 220 persone al giorno e 80.000 l'anno, di cui 74 persone al giorno con un'età compresa fra 35 e 69 anni) sono la presenza di leggi anti-fumo nei locali pubblici, la presenza di scritte ed immagini sui pacchetti delle sigarette, l'aumento del costo, il divieto di pubblicità, la riduzione di scene con fumo di sigaretta nei film, le campagne per l'informazione e la sensibilizzazione (le tecniche utilizzate sono tutte valide ma la più efficace risulta essere l'aumento del costo).

N.B. Si calcola che sia necessario un tempo pari a quello passato a fumare per ripristinare i livelli di mortalità di un individuo non fumatore.

Per ridurre l'incidenza di un tumore è necessaria la prevenzione che comprende la comprensione degli agenti cancerogeni, la loro eliminazione o riduzione all'esposizione, l'individuazione delle persone a maggiore rischio di insorgenza (per molti tumori vi è comunque una predisposizione genetica) e lo sviluppo di vaccini contro i virus oncogeni.

Per ridurre la mortalità è necessario effettuare delle diagnosi precoci per eliminare la progressione neoplastica in quanto le neoplasie non solo tendono ad aumentare di dimensioni ma anche a sviluppare caratteri di malignità, affinare le terapie sui tumori primari (asportazione chirurgica e radioterapia) e sulle metastasi (chemioterapia, terapie molecolari selettive e immunoterapia), ridurre la tossicità dei trattamenti utilizzando farmaci meno tossici, individuare caratteristiche nei pazienti responsivi alle diverse terapie per sviluppare un valore predittivo di risposta attendibile ed individuare pazienti a rischio di sviluppare metastasi per sviluppare dei valori prognostici.

[La chemioterapia comporta numerosi effetti indesiderati come perdita di capelli, nausea, vomito, immunosoppressione, perdita della capacità emopoietica, affaticamento e aumentata probabilità di sviluppare un tumore secondario]

In un organo o in tessuto, il numero delle cellule dipende dal tasso di proliferazione, morte cellulare, differenziamento e migrazione; la neoplasia rappresenta la crescita di un tessuto alterato nella sua omeostasi (mantenimento delle condizioni basali in funzione delle variazioni interne ed esterne) dovuta ad alterazioni ereditabili delle cellule nel controllo della proliferazione, della morte cellulare e del differenziamento.

L'iperplasia è una condizione reversibile e non progressiva in cui la proliferazione è mantenuta ancora sotto controllo, in particolare l'iperplasia fisiologica è un aumento della proliferazione come risposta adattiva a richieste funzionali straordinarie (ne è esempio l'amplificazione dell'eritropoiesi midollare ad alta quota in risposta a minori pressioni parziali di ossigeno, mentre l'iperplasia patologica è un aumento della proliferazione come risposta reattiva ad insulti persistenti (ne è esempio la formazione dei calli in seguito ad un'irritazione cronica della cute).

Classificazione dei tumori

Le neoplasie sono un gruppo di malattie che possono generarsi in tutti i tessuti in cui esiste una capacità proliferativa e che sono caratterizzate da aspetti peculiari a seconda del tipo istologico da cui si originano:

• Neoplasie benigne: Sono localizzate e non infiltrano il tessuto normale, ma producono dei danni rilevanti da compressione o da ostruzione di strutture anatomiche importanti oppure dei danni a causa della grande quantità di sostanza secreta. Solitamente esse sono incapsulate e presentano un basso indice mitotico e caratteristiche normali per quanto riguarda la mitosi, i nucleoli, il rapporto nucleo/citoplasma, la ploidia, il grado di differenziazione e le funzioni differenziate. Il loro nome deriva dal prefisso che indica la cellula di origine ed il suffisso -oma (ad esempio una neoplasia benigna che origina dal tessuto fibroso si dice fibroma, una neoplasia benigna che si sviluppa dalla cartilagine si dice condroma ed una neoplasia di origine ghiandolare si dice adenoma).
• N.B. Esistono alcune neoplasie maligne che terminano con il suffisso -oma come ad esempio il melanoma (si origina dai melanociti), il linfoma (si origina dai linfociti), il mieloma (si origina dalle plasmacellule) ed il teratoma (che si sviluppa da più foglietti germinali e che può contenere tipi cellulari diversi).
• Neoplasie maligne: Sono invasive in quanto presentano la capacità di infiltrare i tessuti normali circostanti e la capacità di metastatizzare in organi e tessuti distanti dal punto di origine. Esse solitamente sono prive di capsula, presentano un elevato indice mitotico, una mitosi anormale, nucleoli grandi, un rapporto nucleo/citoplasma aumentato, ploidia e funzioni differenziate alterate ed uno scarso grado di differenziazione. Il loro nome deriva dal tessuto di origine e presentano il suffisso -carcinoma se sono di origine epiteliale (ne è esempio l'adenocarcinoma che si origina dal tessuto ghiandolare) ed il suffisso -sarcoma se sono di origine mesenchimale (ne sono esempio il fibrosarcoma che si origina dal tessuto fibroso, il liposarcoma che si origina dal tessuto adiposo, il condrosarcoma che si origina dal tessuto cartilagineo, l'osteosarcoma che si origina dal tessuto osseo, il leiomiosarcoma che si origina dal tessuto muscolare liscio, il rabdomiosarcoma che si origina dal tessuto muscolare scheletrico, l'angiosarcoma che si origina dal tessuto vascolare, il glioblastoma, il retinoblastoma ed il neuroblastoma che si originano dal tessuto nervoso); infine, se le neoplasie maligne si originano dal tessuto emopoietico sono dette leucemie se si sviluppano nel midollo osseo o linfomi se si sviluppano nei linfonodi.

Le neoplasie maligne più frequenti sono i carcinomi che rappresentano l'85-90% delle neoplasie, poi i linfomi (4%), le leucemie (3%), i sarcomi (1-2%) ed infine le altre tipologie di tumori (come i melanomi ed i tumori del sistema nervoso che nel complesso comprendono il 5% delle neoplasie).

N.B. Esistono più di 500 sottotipi di neoplasie descritti che possono avere aspetti in comune, ma sono differenti fra loro rendendo più difficile l'azione terapeutica.

È possibile considerare le neoplasie come malattie geniche, in quanto sono il risultato di alterazioni nella struttura o nell'espressione di determinati geni che si accumulano nel tempo; se le alterazioni colpiscono una cellula somatica si sviluppano dei tumori sporadici, mentre se la cellula che accumula le alterazioni geniche è una cellula germinale si sviluppano dei tumori ereditari in quanto è ereditata la predisposizione allo sviluppo della neoplasia.

I geni coinvolti nelle alterazioni neoplastiche sono coinvolti nella regolazione della crescita di un tessuto per cui intervengono nelle attività di proliferazione, differenziamento e morte cellulare e nel controllo della stabilità genomica per cui intervengono nella corretta duplicazione del genoma e nella riparazione del DNA; le alterazioni possono essere dovute ad eventi esogeni come eventi chimici e fisici oppure ad eventi endogeni come errori di duplicazione ed azione di ormoni. Altri geni che permettono lo sviluppo o la progressione della neoplasia sono dei geni coinvolti nei meccanismi di adesione cellulare, di rimaneggiamento della matrice extracellulare, di motilità, di angiogenesi, di invasione, di metastatizzazione, di difesa e di resistenza alle terapie.

In un organismo pluricellulare è necessario che le cellule collaborino tra loro, interagiscano con il microambiente in modo da garantire l'omeostasi ed abbiano un comportamento coordinato sottoposto ad un controllo sociale (quindi si verifica un fluire di informazioni dal microambiente alla cellula e viceversa).

N.B. Il tumore non è una massa costituita da sole cellule tumorali, ma bensì è formato da cellule trasformate diverse tra loro di cui una componente è di cellule normali ed è localizzato in un determinato microambiente con specifiche caratteristiche di pH e pressione di ossigeno.

I segnali sono trasmessi alle cellule attraverso dei recettori secondo il meccanismo della trasduzione del segnale che permette la risposta della cellula mediante una modifica delle attività di proliferazione (segnale mitogenico), morte, movimento e produzione specializzata, ad esempio nel microambiente sono presenti dei fattori di crescita che agiscono attraverso specifici recettori, i quali attivano dei fattori di trasduzione e dei fattori di trascrizione per i geni coinvolti nel ciclo cellulare.

N.B. Un aumento dell'attività mitogenica può derivare per esempio da una maggior produzione di fattori di crescita o da un'attività dei recettori indipendente dalla presenza dei fattori di crescita determinando una crescita tumorale.

Gli oncogeni sono geni coinvolti nella proliferazione (fattori di crescita, recettori dei fattori di crescita, regolatori positivi del ciclo cellulare), nell'inibizione dell'apoptosi e nell'inibizione del differenziamento (trasduttori di membrana, fattori trascrizionali) la cui mutazione determina un guadagno di funzionalità (gain of function) che permette la crescita tumorale; oggi si conoscono circa 200 geni appartenenti a questa categoria.

I geni oncosoppressori sono geni coinvolti nell'inibizione del ciclo cellulare (fattori di inibizione, recettori per i fattori di inibizione), nell'inibizione della trascrizione e della trasduzione del segnale e nella stabilità genomica, la cui mutazione determina una perdita di attività (loss of function) che favorisce la crescita tumorale; oggi si conoscono qualche decina di geni appartenenti a questa categoria.

N.B. Recentemente è stato scoperto che i microRNA possono funzionare come oncogeni o come geni oncosoppressori.

Gli oncogeni

I principali oncogeni sono:

• Fattori di crescita come il gene sis (codifica per la catena B del PDGF, Platelet-Derived Growth Factor), int-2 (codifica per il FGF basico, Fibroblast Growth Factor) e wnt (codifica per il fattore di crescita WNT coinvolto nel carcinoma del colon).
• Recettori dei fattori di crescita di membrana ad attività tirosin-chinasica come erbB1 (codifica per il recettore di membrana per EGF, Epidermal Growth Factor), erbB2 (detto Her-2 nell'uomo e neu nel ratto è un recettore orfano di membrana ad attività tirosin-chinasica che dimerizza in seguito al legame con alcuni fattori di crescita), fms (codifica per il CSF-1R, Colony Stimulating Factor 1-Receptor), kit (codifica per il SCF-R, Stem Cell Factor 1-Receptor), met (codifica per il recettore di HGF, Hepatocyte Growth Factor), ret (codifica per il recettore del GDNF, Glial-Derived Neutrophic Factor) e trk-A (codifica per il recettore di NGF, Nerve Growth Factor).

[Si definisce orfano un recettore che non presenta un ligando specifico]

• Recettori dei fattori di crescita nucleari come erbA (codifica per il recettore degli ormoni tiroidei).
• Fattori di trasduzione del segnale le tirosin chinasi src e abl, la proteina G GTP-asi ras e la serino-treonino chinasi raf.
• Fattori trascrizionali come myc, jun e fos.
• Regolatori positivi del ciclo cellulare come la ciclina D (CCND) e le chinasi ciclina-dipendenti come CCDK4.
• Inibitori dell'apoptosi come bcl-2.

La scoperta degli oncogeni risale alla fine degli Anni '70 e all'inizio degli Anni '80 grazie a due osservazioni principali che asserivano che, estraendo il DNA dalle cellule tumorali ed inserendolo in cellule normali, esse assumevano il fenotipo tumorale e che le sequenze geniche riscontrate nei retrovirus oncogeni in grado di trasformare le cellule normali in tumorali erano omologhe alle sequenze del normale genoma cellulare (i geni cellulari sono chiamati c-onc, mentre gli analoghi alterati virali sono detti v-onc).

[Questi esperimenti sono stati condotti coltivando delle cellule normali nelle quali erano state inserite determinate sequenze geniche che permettevano lo sviluppo di foci di trasformazione caratterizzati da una crescita senza controllo delle cellule (perdita dell'inibizione da contatto), le quali in seguito all'inoculo in un topo singenico dimostravano di essere tumorigeniche]

N.B. Comunemente, si utilizza il termine oncogène anche per i protoncogèni non attivati normalmente regolati, distinguendo tra oncogeni non attivati (situazione normale) ed attivati (tumore).

Un protoncogene può essere modificato in senso neoplastico a causa di agenti fisici e chimici diventando un oncogene, la cui sovrapposizione di mutazioni può portare al fenotipo maligno; in particolare, i principali meccanismi di attivazione di un oncogene sono:

• Mutazione puntiforme che determina un prodotto alterato con aumentati livelli della proteina, una maggiore attività o una minore inibizione della proteina; ne è esempio la mutazione di RAS che ne determina un'attivazione in maniera costitutiva tipica dei carcinomi e di alcune leucemie.
• Amplificazione genica è la presenza di un numero maggiore di copie di un determinato gene nella stessa cellula che determinano un'iperespressione del prodotto normale; ne è esempio la proteina N-MYC nel neuroblastoma e nel microcitoma polmonare, la proteina ERB-B2 nel carcinoma della mammella e dell'ovaio, la proteina MET nel carcinoma gastrico e del colon e la ciclina D nel carcinoma della mammella.
• Traslocazione che può determinare la formazione di un prodotto normale iperespresso come la proteina MYC nel linfoma di Burkitt in seguito alla traslocazione 8:14 oppure la formazione di una proteina chimerica a maggiore attività come avviene nella leucemia mieloide cronica in seguito alla formazione del cromosoma Philadelphia e della proteina bcr-abl.
• Mutagenesi inserzionale dovuta all'infezione di un retrovirus che trasforma le cellule come ad esempio il virus del tumore mammario del topo (MMTV) inserisce il proprio promotore in prossimità di un protoncogene deregolandolo; nell'uomo sono stati rilevati dei casi durante l'utilizzo della terapia genica.
• Meccanismi epigenetici che determinano la perdita dell'