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Ricerca preclinica

Il programma di ricerca della nostra Unita’ è focalizzato sui meccanismi molecolari responsabili della resistenza dei tumori dell’apparato digerente alle chemioterapie convenzionali e ai più recenti farmaci a bersaglio molecolare.

Attualmente il nostro programma di ricerca prevede due aree principali:

(1) Caratterizzare il ruolo delle Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK) Kinase Kinases (MAP3Ks) nella resistenza del carcinoma pancreatico verso gli effetti pro-apoptotici degli agenti chemioterapici.

(2) Identificare i meccanismi molecolari responsabili della resistenza acquisita del carcinoma pancreatico verso la terapia anti-angiogenetica.

 

1. TAK1 come bersaglio terapeutico per modulare la chemioresistenza del tumore al pancreas.

Nuclear Factor kB (NF-kB) e Activator protein-1 (AP-1) sono fattori trascrizionali chiave nella regolazione dell’espressione di molti geni coinvolti in infiammazione, oncogenesi e apoptosi. Studi condotti dal Dott. Paul Chiao hanno dimostrato l’attivazione costitutiva di NF-kB in quasi tutte le linee cellulari di tumore al pancreas umano e nel 70% dei tumori primari pancreatici umani. Tale attivazione è in grado di inibire vie di segnale pro-apoptotiche attraverso l’attivazione dell’espressione di diversi geni anti-apoptotici. L’esatta funzione di AP-1 nelle risposte cellulari allo stress genotossico potrebbe essere associata alla concomitante attivazione di altre vie di segnale che mediano la sopravvivenza, inclusa quella di NF-kB. Poiché la citotossicità degli agenti chemioterapici è attribuibile in larga parte all’induzione di apoptosi, la coattivazione di NF-kB e AP-1 può sopprimere sinergisticamente ed efficacemente il potenziale apoptotico degli agenti chemioterapici, ostacolando così significativamente l’efficacia del trattamento del tumore. In questo scenario sarebbe auspicabile inibire in maniera diretta NF-kB e AP-1 nella terapia dei tumori. Tuttavia la terapia a bersaglio molecolare per i fattori trascrizionali, quali NF-kB e AP-1 presenta ancora molte difficoltà.

Recentemente abbiamo dimostrato che la stimolazione autocrina da parte di interleuchina-1 alfa (IL-1), principalmente indotta dall’attività di AP-1, è responsabile dell’attivazione costitutiva di NF-kB e in tal modo della capacità metastatica del tumore al pancreas. La via di segnale di TNF receptor associated factor (TRAF)-6 indotta da IL1 e che attiva NF-kB è stata studiata in dettaglio nel contesto delle risposte immuni e infiammatorie. È stato dimostrato che l’attivazione di NF-kB procede attraverso due vie di segnale parallele, a seconda dell’attivazione differenziale di due MAP3K, tra cui la TGF–Activated Kinase 1 (TAK1;MAP3K7). TAK1 era stata originariamente identificata come una MAP3K rapidamente attivata in risposta alla via di segnale di TGF-. Negli ultimi anni, abbiamo dimostrato come inibire l’attività chinasica del complesso recettoriale TGF- I/II in cellule di tumore pancreatico o in cellule del microambiente pancreatico rappresenta un valido approccio terapeutico per potenziare l’attività antitumorale della gemcitabina e per inibire la metastatizzazione dei tumori pancreatici, attraverso la reversione di molteplici passaggi della formazione della metastasi stessa e attraverso la modulazione del sito secondario.

Quindi, in un recente studio abbiamo ipotizzato come TAK1 potesse essere responsabile della resistenza del tumore pancreatico all’effetto pro-apoptotico degli agenti chemioterapici attraverso l’aumentata trascrizione del gene antiapoptotico cIAP-2 mediata da NF-kB ed AP-1.

Abbiamo dimostrato che silenziando l’espressione o inibendo l’attività chinasica di TAK1 si induce un fenotipo pro-apoptotico nelle cellule di tumore pancreatico sia in vitro che in vivo, e di conseguenza a una significativamente maggiore sensibilità all’attività antitumorale dei farmaci chemioterapici.

 

2. Eludere la resistenza del tumore al pancreas verso gli agenti anti-angiogenetici attraverso l’inibizione delle vie di segnale pro-infiammatorie presenti nel microambiente tumorale in modelli di resistenza alla terapia anti-VEGF acquisita in vivo.

La resistenza dei tumori verso le terapie anti-angiogenetiche sta diventando sempre più rilevante. Attualmente non sono stati ancora validati biomarker predittivi della risposta alla terapia anti-angiogenetica per poter selezionare quali pazienti ne possono trarre beneficio. Così come non sono stati identificati biomarker di resistenza che possano indicare le vie segnale alternative che è necessario colpire una volta che è insorta la resistenza al trattamento anti-VEGF (vascular endothelial growth factor).

Allo scopo di identificare i meccanismi, iniziati dalle stesse cellule tumorali, della resistenza del tumore al pancreas verso le terapie anti-VEGF, di recente abbiamo generato e validato due modelli murini di tumore pancreatico umano che hanno sviluppato resistenza in vivo all’anticorpo anti-VEGF bevacizumab. Nelle cellule espiantate da questo modello, resistenti al bevacizumab, invece che l’espressione di fattori squisitamente pro-angiogenetici, abbiamo identificato molteplici fattori pro-infiammatori, i quali risultano espressi a più alti livelli rispetto alle cellule sensibili. Tra i fattori pro-infiammatori espressi figurano IL1- e IL1-, diversi ligandi di CXCR2 e TGF-. Questi fattori pro-infiammatori agiscono in maniera paracrina per stimolare il reclutamento di cellule mieloidi pro-angiogenetiche CD11b+ nel microambiente tumorale. Inoltre abbiamo osservato che i fattori secreti espressi dalle cellule di tumore pancreatico resistenti al trattamento anti-VEGF agiscono in maniera autocrina per indurre transizione epitelio-mesenchimale (EMT) e quindi sono responsabili dell’aumentata aggressività dei tumori pancreatici resistenti al bevacizumab.

La nostra ipotesi è che tali fattori pro-infiammatori rappresentino altrettante vie di segnale alternative responsabili della resistenza del tumore pancreatico verso il bevacizumab e del fenotipo metastatico determinato dalla terapia anti-VEGF attraverso l’induzione di EMT. Dunque, l’inibizione, singola o combinata di queste vie di segnale pro-infiammatorie potrebbe revertire la resistenza acquisita del tumore al pancreas alle terapie anti-VEGF.