Basi molecolari dell'azione chemioterapica dell'Etoposide nella cura del cancro

mancanza di una capsula fibrosa; l’accrescimento invasivo con 
infiltrazione progressiva dei tessuti e degli organi circostanti; la capacità di 
dare origine a localizzazioni secondarie (metastasi), lontane dalla sede 
primitiva d’insorgenza del tumore. 
La proliferazione cellulare è controllata da una serie di eventi che 
definiscono il "ciclo cellulare". Una delle fasi cruciali del ciclo è la 
replicazione del DNA, l'operazione di "copiatura" del corredo genetico che 
precede la divisione cellulare vera e propria. La replicazione garantisce 
che il patrimonio genetico delle cellule figlie sarà identico a quello della 
cellula madre. 
Durante la replicazione del DNA vengono generati continuamente errori, 
solitamente riparati dallo stesso meccanismo di replicazione. 
Il sistema, in genere molto efficiente e veloce, a volte si inceppa; a questo 
punto intervengono i meccanismi molecolari di controllo, i cosiddetti 
“checkpoints”. I checkpoints, assicurano che la cellula sia  competente, in 
grado cioè di passare allo stadio successivo del ciclo cellulare, rallentando 
la progressione del ciclo fino a quando le anomalie non sono state riparate 
o rimosse. 
Se però i checkpoints funzionano male, i difetti non vengono riparati la 
stabilità del genoma non è più garantita e si induce una predisposizione 
all'insorgenza di tumori. 
La strategia terapeutica contro le malattie tumorali si articola su un ampio 
ventaglio di interventi che devono essere mirati per ogni specifica forma di 
tumore e lo stadio di sviluppo a cui si trova. 
 
 
 I progressi in campo medico, chirurgico e radioterapico hanno permesso a 
molte neoplasia di diventare curabili. 
La resezione chirurgica totale è il trattamento di scelta nella maggior parte 
delle neoplasie solide localizzate. Però, poiché molte di esse hanno già 
dato micrometastasi al momento della diagnosi, si è soliti integrare il 
trattamento chirurgico con altre metodiche, per ottenere il controllo locale 
e a distanza della neoplasia. 
L’effetto biologico delle radiazioni si esplica attraverso un processo detto 
ionizzazione, consistente nell’emissione di elettroni dalle molecole 
bersaglio. Lo scopo della radioterapia è quello di distruggere le cellule 
neoplastiche, risparmiando quelle sane. 
L’intervento sistemico contro la proliferazione delle cellule tumorali 
nell’organismo si avvale principalmente dei farmaci chemioterapici. 
In particolare, nel presente lavoro, verrà fatto riferimento all’Etoposide, un 
antitumorale somministrato in chemioterapia attivo nel tumore polmonare 
a piccole cellule, nei linfomi e nei tumori testicolari. 
È’ una sostanza che appartiene alla classe degli Inibitori delle 
Topoisomerasi di tipo II, enzimi fondamentali che srotolano e rilassano i 
filamenti del DNA durante la replicazione. 
La causa più frequente del fallimento della chemioterapia è la resistenza 
ai farmaci e la probabilità di svilupparla è proporzionale alle dimensioni del 
tumore e al grado di mutazione del gene della farmacoresistenza, il cui 
prodotto è una proteina che impedisce l’accumulo intracellulare del 
farmaco. 
Sono nati così i protocolli polichemioterapici che trovano il loro razionale 
nel fatto che agendo con meccanismi diversi, è più difficile che la 
neoplasia sviluppi resistenza a tutti. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Capitolo 1 
 
Basi molecolari del cancro 
 
 
1.1  Il ciclo cellulare e gli oncogeni 
 
Negli eucarioti le cellule somatiche vanno normalmente incontro ad eventi 
duplicazionali; da una singola cellula madre si ottengono due cellule figlie 
con lo stesso corredo cromosomico della cellula progenitrice. L’evento 
fisico di divisione nucleare viene chiamato mitosi. (1) 
La divisione cellulare per mitosi ha luogo mediante una successione 
continua di stadi che vengono chiamati ciclo cellulare. 
 
L’intera fase della mitosi (M) richiede, nella maggior parte delle cellule, 
soltanto una piccola frazione del tempo totale richiesto dall’intero ciclo.  
Il periodo molto più lungo che intercorre fra una fase M e la successiva è 
noto come interfase; questa inizia quando una cellula, proveniente da una 
precedente divisione cellulare, entra in un periodo di accrescimento in cui 
sintetizza proteine ed altre molecole cellulari, ma durante il quale non 
duplica il proprio DNA.  
Questo intervallo è stato chiamato stadio G1 dell’interfase. Ad un certo 
punto, se la cellula è destinata a dividersi, ha inizio la duplicazione del 
DNA (fase S=sintesi). Al termine della replicazione, finisce la fase S e la 
cellula entra nello stadio finale dell’interfase, fase G2, in cui la cellula 
rimane solo per un breve periodo di tempo, al termine del quale ha inizio 
la mitosi. (2) 
La progressione attraverso il ciclo cellulare è governata da un sistema di 
controllo, che ciclicamente attiva i processi essenziali della riproduzione 
cellulare, come la replicazione del DNA e la segregazione dei cromosomi. 
Al centro di questo sistema si trovano una serie di complessi proteici 
formati da due componenti: le proteina-chinasi ciclina dipendenti (CDK) 
che inducono processi a valle fosforilando specifiche proteine selezionate 
su serine e treonine, e le cicline, proteine attivatrici specializzate che 
legano molecole di CDK e ne controllano la capacità di fosforilare le 
proteine bersaglio.  
Le cicline sono così chiamate perché subiscono un ciclo di sintesi e di 
degradazione in ciascun ciclo di divisione della cellula. Esistono due classi 
principali di cicline: le cicline mitotiche, che si legano a molecole CDK in 
G2 e sono necessarie per l’ingresso nella mitosi e le cicline G1 necessarie 
per l’ingresso nella fase S. 
Le cicline che intervengono nelle diverse fasi del ciclo cellulare sono 
espresse solo durante lo stadio nel quale devono svolgere la propria 
funzione, per poi essere rapidamente degradate non appena la cellula 
entra nella fase successiva del ciclo. 
 La loro classificazione è infatti caratteristica dello stadio in cui vengono 
espresse: durante la fase G1 precoce si ha la sintesi delle cicline di tipo D, 
che si legano alle CDK4 e CDK6; in una fase più avanzata di G1 si ha poi 
la sintesi della ciclina E, che a sua volta si lega alla CDK2.  
L’ulteriore progressione delle cellule dalla fase S alla fase G2 è facilitata 
dalla ciclina A, che si lega alla CDK2 e alla CDK1. Nella fase G2 precoce 
viene sintetizzata la ciclina B che, formando un complesso con CDK1 
consente il passaggio dalla fase G2 alla fase M. 
Dopo la mitosi, le cicline vengono degradate da un sistema proteolitico 
ubiquitina-dipendente. In questo sistema , le proteine vengono prima 
coniugate ad un cofattore proteico, l’ubiquitina, dopodiché la proteina 
modificata è riconosciuta e degradata all’interno di un complesso multi-
proteico con attività degradativa detto proteosoma. 
I complessi ciclina/CDK possono essere regolati da inibitori delle CDK, 
segnali contrastanti che contribuiscono a determinare se una cellula 
progredirà nel ciclo cellulare. 
Esistono due famiglie di inibitori definiti CDKI; una famiglia di CDKI, 
composta da tre proteine chiamate p21, p27, p57, inibisce tutte le CDK, 
mentre l’altra famiglia, i cosiddetti INK4, composta dalle proteine p15, p16, 
p18 e p19, agisce specificamente sui complessi ciclina D/CDK4 e ciclina 
D/CDK6. (3) 
  
Variazioni dei livelli di questi inibitori e mutazioni che alterano l’attività 
delle cicline e delle CDK possono favorire la proliferazione. 
Le ricerche effettuate sulle cellule tumorali hanno dimostrato che il 
mancato controllo del ciclo cellulare è quasi sempre collegato con lo 
sviluppo delle neoplasie che danno poi origine ai tumori.   
Inoltre, l’analisi delle alterazioni genetiche nelle cellule cancerose  ha 
rivelato un grande numero di geni che codificano per proteine coinvolte 
nel controllo della proliferazione cellulare. 
Lo studio dei geni che causano il cancro, chiamati oncogeni, ha 
dimostrato che  quasi tutti hanno un omologo cellulare normale, chiamato 
proto-oncogene che promuove i normali processi di crescita e 
differenziamento.  
Questi geni cellulari furono identificati per la prima volta dai premi Nobel 
Varmus e Bishop, come “passeggeri” all’interno del genoma di retrovirus 
trasformanti acuti che causano rapida insorgenza di tumori in animali. 
L’analisi molecolare dei loro genomi ha rivelato la presenza di sequenze 
specifiche capaci di trasformare le cellule normali (oncogeni virali o v-onc) 
assenti nel genoma dei retrovirus non trasformanti. 
L’ibridazione molecolare ha rivelato, inoltre, che le sequenze del v-onc 
erano quasi del tutto identiche a sequenze di DNA presenti nelle cellule 
normali. Da queste osservazioni si è dedotto che, durante l’evoluzione,gli 
oncogeni retrovirali sono stati trasdotti (catturati dal virus) mediante una 
ricombinazione casuale del DNA virale con il DNA di una cellula (normale) 
di un ospite infettato dal virus. 
I v-onc sono assenti in molti virus oncogeni a RNA. Un gruppo di questi 
virus è rappresentato dai cosiddetti virus trasformanti lenti, che causano 
leucemie, dopo un periodo di latenza piuttosto lungo, nei roditori. 
I virus trasformanti lenti inducono la trasformazione neoplastica sempre 
attraverso un meccanismo che coinvolge i proto-oncogeni. L’analisi 
molecolare di queste cellule trasformate ha rivelato che il DNA del 
provirus si trova sempre integrato vicino ad un proto-oncogene. 
Conseguenza di questa inserzione è l’induzione di una modificazione 
strutturale del gene della cellula infettata che lo converte in un oncogene 
cellulare (c-onc).  
L’attivazione di un proto-oncogene secondo questa modalità è definita 
mutagenesi inserzionale. (4) 
Tuttavia gli studi sui retrovirus non sono riusciti a spiegare l’origine dei 
tumori umani, i quali, a parte rare eccezioni, non sono causati da infezioni 
retrovirali. Esperimenti di trasfezione di DNA provenienti da cellule 
tumorali in fibroblasti di topo hanno portato però a concludere che il DNA