Si stima che a più di 225.500 donne nel mondo venga diagnosticato il tumore ovarico, ogni anno (Siegel R, Ma Jet al. 2014)209. Il cancro ovarico è una malattia eterogenea che può essere classificata istologicamente in vari sottotipi: sierosa ad alto grado, sierosa a basso grado, a cellule chiare, endometrioide ed adenocarcinoma mucinoso. Ad ogni sottotipo istologico è associato un comportamento clinico distinto ed un appropriato modello molecolare, ma storicamente il carcinoma ovarico è stato trattato come una singola entità. L’attuale trattamento standard per il cancro ovarico consiste in una combinazione di chirurgia citoriduttiva e di chemioterapie combinate a base di platino (Vaughan S, Coward JI et al. 2011)210. Nonostante i recenti progressi, più dei due terzi dei casi di cancro ovarico sono diagnosticati in fase avanzata, per cui i malati sono ancora a rischio di recidive, la cui cura è attualmente complessa con i trattamenti
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standard. Il cancro ovarico rimane una delle principali cause di mortalità per tumori ginecologici, con 14.270 donne decedute nel 2014. Questo testimonia una necessità urgente di sviluppare nuovi trattamenti molecolari contro il cancro ovarico. La cascata nella via di segnalazione che coinvolge fattori, quali PI3K, Akt e mTOR è quella maggiormente alterata nei tumori umani; questa consente di controllare diversi processi e le caratteristiche più importanti per lo sviluppo del cancro, quali il ciclo cellulare, il metabolismo, la motilità, l’angiogenesi, la chemioresistenza e l’instabilità genomica (Fruman DA and Rommel C 2014)211. Precedenti studi hanno dimostrato che i tumori ovarici spesso mostrano alterazioni in uno o più componenti della via PI3K/Akt/mTOR, tra cui le mutazioni del gene PIK3CA, che codifica per la subunità catalitica di classe I PI3K (Levine DA, Bogomolniy F et al. 2005)212; il gene PIK3R, che codifica per la subunità regolatoria di classe I (Philp AJ, Campbell IG)213 ed il gene mTOR214. Nel carcinoma ovarico sono state individuate anche l’attivazione oncogenica dei recettori tirosin-chinasi, perdita delle funzioni dei soppressori tumorali PTEN ed inositolo polifosfato-4-fosfatasi, tipo III (INPP4B)215,216 e la mutazione e/o ampliamento dei proto-oncogeni Akt1 e Akt2 (Cheng JQ, Godwin AK et al. 1992)217, (Carpten JD, Faber AL et al. 2007)218. Questo suggerisce che la via PI3K/Akt/mTOR
potrebbe rappresentare un bersaglio per il trattamento del cancro ovarico. In qualità di principale effettore a valle della tirosin-chinasi del recettore (RTK) e recettori accoppiati alla proteina G, PI3K trasduce segnali provenienti da vari fattori di crescita e citochine in messaggi intracellulari generando fosfolipidi, che sviluppano effettori a valle, tra cui Akt e mTORC1.
Figura 32: Gli ingressi di tirosin-chinasi del recettore (RTK) e recettori accoppiati a proteine G (GPCR) alla classe I PI3K.
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Ci sono tre classi di PI3K (classi I-III). La classe I include PI3K IA (PI3Kα, β e δ), che vengono attivate da proteine tirosin-chinasi e, la classe PI3K IB (PI3Kγ), che vengono attivate da recettori della proteina G. Le prime sono chinasi eterodimeriche, costituite da subunità regolatorie p85 ed una subunità catalitica p110; si ritiene che queste svolgano un ruolo molto importante nello sviluppo del cancro. Della classe IA le tre isoforme sono codificate da tre geni (PIK3CA, PIK3CB e PIK3CD). Nei tumori solo PI3KCA è mutato nelle forme cancerose (Fruman DA, Rommel C et al. 2014)219. In risposta ai segnali extracellulari, viene attivato PI3K fosfatidilinositolo 4,5- bisfosfato (PI (4,5) P2; PIP2) per generare fosfatidilinositolo (3,4,5) -trifosfato (PI (3,4,5) P3, PIP3), importante per il reclutamento di Akt alla membrana plasmatica, dove viene fosforilato ed attivato. I soppressori tumorali PTEN e INPP4B sono i regolatori negativi più importanti della via di segnalazione mediata dall’IP3K. PTEN defosforila la posizione 3 fosfato di PIP3 a produrre PIP2 e, INPP4B defosforila il fosfato in posizione 4 di fosfatidilinositolo (3,4) –bifosfato (PI (3,4) P2) per formare PI (3) P, per formare PI(3)P, ed entrambi questi prodotti inibiscono l’attivazione di Akt PI3K-dipendente. Quindi, la perdita di PTEN o INPP4B porta all’accumulo di PIP3 o PI(3,4)P2, rispettivamente, con la conseguente fosforilazione prolungata e
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l’attivazione di Akt. Questo composto può attivare direttamente mTORC1, fosforilando mTOR a Ser 2448 e può attivare indirettamente mTORC1. La fosforilazione di TSC2 da Akt porta all’inibizione della funzione del complesso TSC1/TSC2. Quando viene attivato il complesso TSC1/TSC2 stimola la conversione di RHEB-GTP a RHEB-PIL, che attiva mTORC1.
Quando TSC2 è inattivato da Akt, RHEB-GTP stimola l’attività di mTORC1. Pertanto le alterazioni genetiche che influiscono su questa via di segnalazione portano ad una
maggiore attivazione di mTORC1 (Laplante M and Sabatini DM 2012)220, (Mabuchi
S, Hisamatsu T et al.2011)221. Una volta attivato mTORC1 fosforila la traduzione del fattore ribosomiale S6 chinasi-1 (S6K-1) e la traduzione negli organismi eucariotici con l’attivazione del fattore (4EBP-1). L’attivazione di S6K-1 conduce alla traduzione di mRNA, codificante le proteine ribosomiali, fattori di allungamento ed altre proteine necessarie per la transizione dalla fase G1 alla fase S durante il ciclo cellulare. La fosforilazione di 4EBP-1 migliora anche la traduzione di mRNA, codificante la ciclina D1, cMyc, e il fattore che induce l’ipossia, che porta alla progressione del ciclo cellulare o l’angiogenesi. L’altro complesso mTOR, mTORC2, si compone di sei proteine. Il meccanismo preciso con cui mTORC2 è attivato è ancora poco chiaro. Tuttavia, un recente rapporto ha suggerito che PI3K è necessario per attivare mTORC2. Una volta che questo è attivato si ha il controllo a livello cellulare della lipogenesi, del metabolismo del glucosio, della formazione del citoscheletro costituito da actina ed apoptosi. Diverse alterazioni genetiche, che provocano un aumento della via di segnalazione PI3K/Akt/mTOR, sono state osservate nel cancro ovarico.
Figura 34: Incidenza di alterazioni genetiche in PI3K /AKT/mTOR nel carcinoma ovarico.
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Levine et al. hanno evidenziato che le mutazioni genetiche del gene PIK3CA, codificano la subunità catalitica p110α di PI3K, nel 12% dei tumori ovarici. In aggiunta, mutazioni attivanti nel gene PIK3R1, che codifica per la subunità regolatrice p85α di PI3K, sono risultati presenti nel 3,8% dei tumori ovarici e le mutazioni somatiche in PTEN, Akt1 e mTOR sono osservate nel 9,8%, 2% e 1,9%, rispettivamente, dei tumori ovarici. L’amplificazione di Akt2 è stata invece rilevata nel 13,3% dei tumori ovarici primari. Sono state osservate nell’8,2% e nel 3,9% dei casi dei tumori ovarici rispettivamente l’attivazione di PTEN per ipermetilazione del promotore o la perdita di eterozigosi al locus INPP4B. Qualsiasi cambiamento genetico o epigenetico può portare all’aumento dell’attivazione della via PI3K/Akt/mTOR nel cancro ovarico.
Recenti studi, tra cui il programma Cancer Genome Atlas hanno fornito una comprensione più dettagliata del ruolo giocato dal PI3K nel cancro ovarico. Nel carcinoma ovarico di alto grado sieroso, la mutazione di PI3KCA e Akt, oppure mutazioni inattivanti del gene PTEN sono rare (<5%) (Verhaak RG, Tamayo P et al. 2013)222. Tuttavia l’analisi immunoistochimica di PI3K/Akt/mTOR hanno evidenziato che questa via è attivata in circa la metà di questi carcinomi ovarici di alto grado sieroso (Altomare DA, Wang HQ et al. 2004)223. In contrasto con il carcinoma ovarico
di alto grado sieroso, alterazioni genetiche sono più comuni nel carcinoma ovarico a cellule chiare (OCCC) e nell’adenocarcinoma endometrioidi (ENOC).
Le mutazioni PIK3CA si verificano nel 33.40% dei casi di OCCC e 12-20% dei casi di ENOC (Kuo KT, Mao TL et al. 2009)224. In uno studio precedente, è stata osservata
un’amplificazione dell’Akt2 nel 14% dei casi di OCCC (Yamashita Y, Akatsuka S et al. 2013)225. In aggiunta a queste alterazioni genetiche, la perdita dell’espressione di PTEN è stata osservata nel 40% dei casi di OCCC (Hashiguchi Y, Tsuda H et al. 2006)226. Esistono 4 categorie principali della via PI3K/Akt/mTOR:
inibitori di mTOR,
inibitori di PI3K,
doppi inibitori mTOR e PI3K ed
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Inoltre, la Metformina può inibire indirettamente questa via. Gli inibitori di PI3K (Mabuchi S, Ohmichi M et al. 2002)227, Akt o mTOR hanno mostrato significative attività anti-tumorali sia come agenti singoli che usati in combinazione con agenti citotossici, nella fase preclinica in vitro ed in vivo nell’analisi del cancro ovarico.
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Conclusioni
La specificità della riprogrammazione metabolica del cancro consiste nel coordinamento delle risposte che consentono alle cellule tumorali di soddisfare tutte le loro esigenze in modo del tutto autonomo. Gli inibitori della trasduzione del segnale permettono lo sviluppo di trattamenti più efficaci e meno tossici per i malati di cancro. Tuttavia il raggiungimento di risultati realmente efficaci sembra ancora lontano, fino a quando non si capirà con precisione i comportamenti sfruttati dalle cellule tumorali per adattarsi ai cambiamenti indotti dal cancro, per mantenere l’attività coordinata che induce lo sviluppo della crescita della cellula stessa. Fino ad ora sono stati analizzati i ruoli di mTORC2 e c-Myc nel processo della riprogrammazione metabolica, ma è necessario analizzare in maniera più approfondita le mutazioni cancerogene, coinvolte nel processo di segnalazione per coordinare i repertori delle reazioni biochimiche legate alla trascrizione globale, per avere delle informazioni fondamentali sulla patogenesi del cancro. Fino ad ora gli studi condotti hanno gettato nuova luce su come le cellule tumorali resistano alle terapie mirate, a cui invece dovrebbero essere vulnerabili; da questi perciò si cerca di indicare la strada verso dei trattamenti più efficaci.
La via di segnalazione PI3K/Akt/mTOR è spesso attivata nel cancro ovarico. Sulla base delle scoperte precliniche, sono in fase di valutazione una serie di inibitori di tale via, come potenziale trattamento della patologia, sia nella monoterapia che in combinazione con agenti citotossici. Sono stati selezionati una serie di pazienti, analizzando diversi biomarcatori per avere una più profonda comprensione dei meccanismi di resistenza e per identificare le combinazioni di trattamenti efficaci per potenziare i diversi inibitori. Risolvendo questi problemi sarà possibile considerare la via PI3K/Akt/mTOR come una delle vie più promettenti contro il cancro ovarico. Data l’importanza dell’asse di sopravvivenza di PI3K/AKT/mTOR in numerose neoplasie, è di grande importanza studiare nuove strategie terapeutiche per modulare negativamente questa attivazione, ponendosi come obiettivo l’arresto della crescita cellulare, l’apoptosi e il miglioramento delle condizioni cliniche del paziente. Un esiguo numero di farmaci inibitori dell’asse di PI3K/AKT/mTOR sono a tutt’oggi in
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via di sviluppo, quindi è importante focalizzarsi sullo sviluppo di ulteriori strategie terapeutiche.
Il razionale della terapia mirata potrebbe essere fondamentalmente quello di testare questi composti in un ampio numero di tumori per identificare in quali forme neoplasiche possano essere efficaci ed inoltre di usare i dati preclinici più interessanti al fine di elaborare trials clinici specifici per il fenotipo dei singoli pazienti. Le nuove strategie terapeutiche prevedono l’utilizzo di inibitori mirati verso molecole target dell’asse, i quali possono avere come bersaglio un unico target (singoli inibitori specifici) o una doppia inibizione (doppi inibitori specifici) in modo da rendere più robusto l’arresto della crescita cellulare e superare il problema della farmacoresistenza. La limitata efficienza dei singoli inibitori può essere inoltre causata dall’instaurarsi di mutazioni che determinano la resistenza a quel particolare inibitore. Ad esempio la singola inibizione di mTORC1, tramite il suo inibitore specifico, la Rapamicina, ma non di mTORC2, determina una attivazione del segnale dell’asse attraverso un meccanismo di feedback e ciò spiega ad esempio la limitata efficacia della Rapamicina in tumori epiteliali.
E’ importante anche valutare il confronto tra le nuove molecole studiate e i più tradizionali chemioterapici (come ad esempio Vincristina, ARA-C) nel trattamento farmacologico delle LAL-T, per evidenziare eventuali sinergismi che hanno una maggiore efficacia dei singoli trattamenti.
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