Utilizzo di PDOS per prevenire e trattare il tumore nei pazienti FAP e MAP
Cosa si intende per FAP e MAP?
La poliposi adenomatosa familiare (FAP) e la poliposi associata a MUTYH (MAP) sono condizioni genetiche ereditarie rare che predispongono a un rischio molto elevato di tumore intestinale. I pazienti sviluppano polipi adenomatosi multipli. Si tratta di piccole neoformazioni sul rivestimento interno del colon (intestino crasso) e di altre aree del tratto intestinale.
FAP e MAP sono condizioni ereditarie che possono portare alla formazione di centinaia o migliaia di polipi colorettali (immagine di Guts UK Charity)
I polipi possono acquisire mutazioni genetiche che interrompono il funzionamento del normale macchinario cellulare e le fanno crescere rapidamente, in modo disregolato. Questi polipi stanno per diventare maligni.
Progressione del tumore colorettale (immagine di Guts UK Charity)
L’età media per lo sviluppo dei polipi nei pazienti con FAP è di mezza età, con lo sviluppo di più polipi entro l’età di anni35. La MAP può essere meno grave della FAP con lo sviluppo di un minor numero di polipi e successivamente. La diagnosi viene formulata analizzando il codice genetico dei pazienti per cercare mutazioni specifiche nel DNA che indichino perché le istruzioni per la normale crescita cellulare sono state danneggiate.
Ciò è seguito da un regolare esame endoscopico dell’intestino superiore. L’endoscopia prevede l’inserimento di un tubo lungo, sottile e flessibile dotato di una piccola videocamera all’estremità, in modo che i medici possano osservare attentamente il rivestimento dell’intestino durante l’alimentazione del tubo. Il trattamento avviene mediante colectomia preventiva (rimozione di parte o di tutto il colon). Può essere necessario un ulteriore intervento chirurgico se si formano polipi nel duodeno (duodenectomia). Si sa molto poco sulle cause dei polipi duodenali e su come questa differisca dalla malattia colorettale nella FAP e nella MAP. La ricerca in quest’area è un’alta priorità in quanto vi sono elevati costi economici e di qualità della vita associati a entrambe le malattie.
Il tratto gastrointestinale (immagine dell’Università del Missouri Health Care)
Il gruppo di ricerca sulle sindromi tumorali ereditarie (Inherited Tumour Syndromes Research, ITSR) ha sviluppato modelli cellulari organoidi 3D per rappresentare la neoplasia duodenale nei pazienti FAP e MAP. In un progetto congiunto con Cellesce (ora parte di Molecular Devices) e la Dott.ssa Laura Thomas (ora presso la Swansea University), questi modelli sono stati ulteriormente sviluppati per l’uso in un ambiente industriale, per facilitare la scoperta farmacologica.
Gli organoidi sono strutture cellulari 3D che sono versioni miniaturizzate del tessuto da cui hanno avuto origine. Gli organoidi sono utilizzati come modelli rappresentativi per la ricerca sulle cause e sugli effetti delle malattie e come piattaforma rilevante per l’uomo per i test preclinici di potenziali trattamenti.
Organoidi dell’adenoma duodenale derivati dal tessuto bioptico di un paziente FAP
Proiezione di immagini 3D compresse di un organoide FAP dell’adenoma duodenale prelevato con un microscopio Zeiss 880 LSM dal gruppo ITSR. La colorazione blu identifica il DNA nelle singole cellule. La colorazione rossa è un marcatore della citocheratina, una proteina che si trova specificamente nel rivestimento dello stomaco e dell’intestino. L’organoide (“mini fegato”) ha una forma sferoidale con un interno cavo (equivalente al lume dell’intestino).
Trattamento farmacologico
Il trattamento ideale per i pazienti FAP e MAP sarebbe correggere o neutralizzare gli effetti delle istruzioni errate in questi pazienti. Ciò impedirebbe, o almeno ritarderebbe la crescita dei polipi e quindi la progressione della malattia e non causerebbe effetti collaterali indesiderati. Ad oggi, non sono stati scoperti farmaci idonei che soddisfino queste esigenze.
Sono in corso lavori in diverse aziende farmaceutiche per identificare e sviluppare trattamenti completamente nuovi e anche per esplorare l’uso di farmaci esistenti per il nuovo scopo di trattare FAP e MAP.Dal momento che i farmaci sono già stati approvati per l’uso clinico, i costi di sviluppo e il tempo necessario per raggiungere il paziente sono notevolmente ridotti.
Un esempio di farmaco riutilizzato è guselkumab (Tremfya), utilizzato nel trattamento della psoriasi a placche. Agisce bloccando le risposte infiammatorie e immunitarie. Janssen Pharmaceuticals (parte di Johnson and Johnson) sta conducendo sperimentazioni cliniche utilizzando questo farmaco per trattare i pazienti affetti da FAP.
Ulteriori sperimentazioni cliniche includono icosapent etile, originariamente utilizzato per prevenire gli attacchi cardiaci (GLW Pharma), sirolimus (Emtora Biosciences), utilizzato dopo trapianti renali per prevenire il rigetto del nuovo rene e dei farmaci scelti per lo studio di seguito.
Studio pilota sul trattamento farmacologico
(Samadder NJ, et al Effetto di sulindac ed erlotinib rispetto al placebo sulla neoplasia duodenale nella poliposi adenomatosa familiare: Sperimentazione clinica randomizzata. JAMA. 2016 Mar 22-29;315(12):1266-75. doi: 10.1001/jama.2016.2522. PMID: 27002448; PMCID: PMC5003411.)
Sulindac (Merck): un antinfiammatorio non steroideo
Erlotinib (Astellas Pharma USA): un inibitore della tirosin-chinasi che rallenta la crescita delle cellule tumorali con proteine specifiche (“EGFR”) sulla loro superficie cellulare.
Per mostrare se l’effetto di questi farmaci sugli organoidi 3D rispecchia la risposta del paziente, l’adenoma duodenale e le corrispondenti linee normali di organoidi 3D saranno trattati con Sulindac ed erlotinib in monoterapia e in combinazione. In caso di successo, ciò dimostrerà che l’adenoma duodenale 3D e gli organoidi normali derivati da pazienti FAP/MAP sono una piattaforma adatta su cui testare nuovi composti e combinazioni di farmaci per i pazienti con queste condizioni. I risultati di tali studi possono anche essere rilevanti per la terapia sporadica del tumore intestinale.
In Molecular Devices, abbiamo ampliato l’espansione delle linee di organoidi 3D FAP/MAP con il nostro Servizio di espansione degli organoidi 3D Ready™. Gli organoidi di qualità controllata sono prodotti su larga scala per lo screening ad alto rendimento, sfruttando la tecnologia brevettata dei bioreattori e dei bioprocessi per produrre PDO affidabili e predittivi. Questi grandi numeri sono fondamentali per consentire agli organoidi di essere più ampiamente utilizzati nella ricerca innovativa e negli schermi ad alto rendimento da parte delle aziende farmaceutiche per facilitare la scoperta e lo sviluppo di farmaci. Parla con un esperto per saperne di più sui nostri organoidi pronti per il dosaggio.
Riconoscimenti:
L’ente di beneficenza Bowel Cancer West ha sostenuto il lavoro iniziale per ricavare e coltivare modelli di organoidi FAP e MAP 3D. Un ulteriore sviluppo dei modelli è stato supportato congiuntamente da Cellesce e dal Clinical Innovation Accelerator attraverso Accelerate, un programma finanziato in parte dal Fondo europeo per lo sviluppo regionale.
Nessuno dei lavori sul progetto ITSR per derivare, coltivare, espandere e testare le linee di organoidi FAP e MAP avrebbe potuto svolgersi senza il supporto e il duro lavoro del personale amministrativo, di ricerca e clinico negli ospedali NHS, presso la Cardiff University, Wales Gene Park, Wales Cancer BioBank e Cellesce. Nemmeno sarebbe stato possibile senza la generosa donazione di tessuto bioptico da pazienti con FAP e MAP, per cui estendiamo i nostri ringraziamenti.