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Il sistema adenosinico: principali targets molecolari ad attività anti-tumorale

L’Adenosina (Ado) è una molecola segnale di origine purinica che esplica le sue funzioni metaboliche mediante quattro recettori metabotropici (A1, A2A, A2B, A3). L’Ado è un autacoide ad attività pleiotropica, che regola numerosi processi fisio-patologici, inclusi i processi a carattere infiammatorio/immunitario come il cancro (Ramkumar et al., 1993). L’Ado è prodotta da due enzimi, il CD39 e il CD73, la cui attività aumenta in condizioni ipossiche determinando un accumulo di Ado ad elevate concentrazioni, nel tessuto interessato dall’ipossia, come quello tumorale. In tali condizioni, l’Ado esercita complessivamente potenti effetti immuno-soppressivi, mediati dal recettore A2A, che favoriscono la crescita tumorale. Tuttavia, in ragione della sua signaling pathway il recettore A3 può presentare effetti opposti a quelli dell’A2A. Studi clinici hanno evidenziato che il recettore A3 dell’Ado, la cui espressione aumenta significativamente nei tessuti cancerosi rispetto a quelli “normali”, potrebbe essere considerato un importante marker tumorale.
Recenti studi hanno dimostrato che la riduzione dei livelli di Ado generata dal CD73 nel tumore può rappresentare un’altra importante strategia terapeutica per limitare la crescita tumorale.
Alla luce di ciò, lo scopo del presente progetto di ricerca, è stato quello di studiare il ruolo di potenziali targets molecolari ad attività anti-tumorale del sistema adenosinico, individuati nelle vie di trasduzione del segnale come il recettore A3, o nei processi metabolici di sintesi e di degradazione dell’Ado, come il CD73. I risultati ottenuti durante i quattro anni di dottorato sono stati ripartiti, nei seguenti obiettivi:
1. nella prima parte del progetto è stata valutata l’attività anti-tumorale di un agonista selettivo del recettore A3, il 2-chloro-N6-(3-iodobenzyl)adenosine-5’-N-methylcarboxamide (Cl-IB-MECA), in un modello in vitro di carcinoma tiroideo, utilizzando una linea cellulare di carcinoma papillare differenziato (NPA. Dai nostri esperimenti è emerso che il ClIB-MECA è in grado di ridurre significativamente la proliferazione delle NPA attraverso un blocco del ciclo cellulare nelle fasi G0/G1.
2. alla luce dei dati ottenuti in vitro dai precedenti esperimenti, è stato studiato l’effetto del Cl-IB-MECA in associazione con il TRAIL, attualmente in clinical trial per il trattamento del carcinoma tiroideo. Gli esperimenti sono stati effettuati su linee cellulari di carcinoma tiroideo follicolare (FRO) e anaplastico (ARO). Sebbene il Cl-IB-MECA non influenzi la proliferazione di nessuna delle due linee cellulari di carcinoma tiroideo, somministrato in associazione con TRAIL è in grado di incrementarne significativamente gli effetti apoptotici osservati nelle FRO rispetto alla somministrazione di solo TRAIL, attraverso un meccanismo NF-B-dipendente.
3. Successivamente è stata valutata l’attività del Cl-IB-MECA su diverse popolazioni cellulari della risposta immunitaria, tra cui macrofagi (MØ), cellule dendritiche (DCs) e linfociti T, la cui presenza a livello della lesione tumorale aumenta significativamente dopo trattamento con Cl-IB-MECA in animali impiantati con cellule di melanoma B16-F10, come dimostrato in uno studio parallelo al presente progetto. Da studi in vitro è emerso che il Cl-IB-MECA è in grado di incrementare significativamente la produzione delle citochine pro-infiammatorie IL-12 e TNF- da parte delle suddette popolazioni cellulari, attraverso un meccanismo d’azione dipendente dalla modulazione delle signaling pathways dell’ cAMP, PI3K/Akt, PKC e NF-B.
4. Infine, l’obiettivo ultimo del presente progetto è stato quello di studiare un secondo target molecolare del sistema adenosinico, attualmente di grande interesse scientifico, il CD73, considerato l’enzima limitante la sintesi dell’Ado. A tal proposito lo studio è stato effettuato in vivo in un modello murino di melanoma B16F10, utilizzando un inibitore selettivo del CD73, l’ α,β-metilene adenosine-5’-diphosphate (APCP). Nel nostro modello sperimentale, l’APCP riduce significativamente la crescita tumorale. L’attività anti-tumorale dell’APCP è associata a un significativo aumento della percentuale di linfociti T CD8+ e linfociti B CD19+ correlato ad un corrispettivo incremento del rilascio di IFN- e IgG2b. Inoltre gli effetti anti-tumorali dell’APCP sono strettamente dipendenti dai livelli di IL-17 rilasciata nel microambiente tumorale. Nel presente progetto di Dottorato, è stato evidenziato il potenziale terapeutico ottenibile mediante la manipolazione del sistema adenosinergico il quale, alla luce dei risultati ottenuti, potrebbe rappresentare un efficace tool farmacologico per la terapia anti-neoplastica.

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CAPITOLO 1 Adenosina e cancro CAPITOLO 1 1.1 L’Adenosina L’adenosina (Ado) è un nucleoside purinico presente in vari tessuti e organi, coinvolto nella modulazione di diversi meccanismi omeostatici cellulari (sintesi degli acidi nucleici, metabolismo degli aminoacidi e regolazione del metabolismo cellulare) (Noji et al., 2004). Essa rappresenta inoltre un costituente importante di diverse molecole biologicamente rilevanti, soprattutto nei processi di tipo energetico, quali nicotinamide adenina dinucleotide (NAD), flavin adenin dinucleotide (FAD), coenzima A (Poulsen et al., 1998). In condizioni patologiche (stress, dolore, ipossia, infiammazione) la produzione di questo autacoide subisce un incremento significativo a fronte di un’aumentata richiesta di energia a livello cellulare e quindi di una maggiore degradazione di adenosina trifosfato (ATP) (Cronstein, 1995; Latini Pedata, 2001). Per quanto riguarda la localizzazione cellulare della biosintesi dell’Ado, sono state descritte due vie principali: una principalmente in condizioni fisiologiche, si svolge a livello intracellulare attraverso l’azione della nucleotidasi S-adenosilomocisteina (SAH) (Fig.1A); l’altra, in condizioni patologiche, prevede la degradazione sequenziale a livello extracellulare di ATP ad ADP e successivamente ad AMP, mediante l’azione dell’apirasi CD39, per terminare con la produzione di Ado ad opera dell’enzima ecto-5’-nucleotidasi CD73, considerato l’enzima limitante dell’intero processo biosintetico (Latini and Pedata, 2001) (Fig.1B). Questa via biosintetica è utilizzata quando il fabbisogno energetico cellulare risulta aumentato ma non adeguatamente sostenuto da un incremento delle disponibilità di ossigeno come ad esempio nei processi infiammatori. Fig.1 Biosintesi e metabolismo dell’Ado. Sintesi dell’Ado in condizioni fisiologiche (A) e patologiche (B). A B

Tesi di Dottorato

Dipartimento: Dipartimento di scienze farmaceutiche e biomediche

Autore: Giovanni Forte Contatta »

Composta da 95 pagine.

 

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Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.