Combinazione di farmaci efficaci sul melanoma

Nei test con cellule tumorali umane, si è scoperto che due farmaci (trametinib e dabrafenib) somministrati insieme, uccidono le cellule molto più efficacemente di quanto entrambi i farmaci facciano da soli. 

La combinazione potrebbe aiutare a prevenire che i tumori sviluppino la resistenza ai farmaci. Questa nuova ricerca suggerisce che la combinazione di inibitori della chinasi con farmaci sperimentali noti come ribonucleasi porterebbe a risultati migliori. .

     

Una classe di farmaci antitumorali chiamati inibitori della proteina chinasi

Proteina-chinasi

è uno dei trattamenti più efficaci per il melanoma. Tuttavia, in molti casi, i tumori diventano resistenti ai farmaci e causano una ricaduta nel paziente.

La nuova ricerca del MIT suggerisce che la combinazione di inibitori della chinasi con farmaci sperimentali noti come ribonucleasi porterebbe a risultati migliori. Nei test con cellule tumorali umane, i ricercatori hanno scoperto che i due farmaci somministrati insieme uccidono le cellule molto più efficacemente di quanto entrambi i farmaci facciano da soli. “La combinazione potrebbe aiutare a prevenire che i tumori sviluppino resistenza ai farmaci, -dice Ronald Raines, professore di chimica di Firmenich al MIT”.

“ Si è scoperto, -dice Raines- che questo farmaco di ribonucleasi

Enzima ribonucleasi

associato in modo favorevole ad altri agenti chemioterapici del cancro, e non solo, ha un senso logico  come accoppiamento in termini di biochimica sottostante".

Raines è autore di questa ricerca, assieme a Trish Hoang, un ex studente laureato presso l'Università del Wisconsin - Madison.

Il collegamento inaspettato rinforza l’azione

Le ribonucleasi sono enzimi prodotti da tutte le cellule umane che distruggono le molecole di RNA. Degradano l'RNA cellulare che non è più necessario e aiutano a difendersi dall'RNA virale. Proprio per la capacità delle ribonucleasi di uccidere le cellule danneggiando il proprio RNA, Raines ha lavorato sullo sviluppo di questi enzimi come farmaci antitumorali per circa due decenni.

In laboratorio ha studiato anche la proteina che si è evoluta per aiutare le cellule a difendersi dalle ribonucleasi, enzima che può essere molto distruttiva se non controllata. Questa proteina, chiamata inibitrice della ribonucleasi, si lega alle ribonucleasi con un'emivita di almeno tre mesi: la più forte interazione naturale che lega le proteine, ​​mai registrata. "Ciò significa, -ha affermato Raines- che se la ribonucleasi dovesse invadere le cellule, esiste un sistema difensivo incredibile".

Per creare un farmaco di ribonucleasi per la sperimentazione, si è modificato questo metodo in modo tale che gli inibitori della ribonucleasi non si leghino strettamente - l'emivita dell'interazione è solo di pochi secondi. Una versione di questo farmaco è ora in studio clinico di fase 1, in cui ha stabilizzato la malattia in circa il 20% dei pazienti.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno scoperto un collegamento inatteso tra ribonucleasi ed enzimi chiamati proteina - chinasi  (gli obiettivi degli inibitori delle proteina - chinasi), che li ha portati a scoprire che i due farmaci possono uccidere le cellule tumorali, molto meglio, se usati insieme rispetto a uno solo .

La scoperta è avvenuta quando Hoang decise di provare a produrre la proteina inibitrice della ribonucleasi

Proteine inibitrice della ribonucleasi

in cellule umane invece che in E.coli, che normalmente il laboratorio di Raines usa per produrre la proteina. Ha scoperto che la versione prodotta dalle cellule umane, sebbene identica nella sequenza di amminoacidi alla proteina prodotta dai batteri, si lega a ribonucleasi 100 volte più forte. Ciò ha aumentato l'emivita dell'interazione da mesi a decenni - una forza legante nelle proteine ​​precedentemente sconosciuta.

Si è dunque ipotizzato che le cellule umane

Le vie di trasmissione dei segnali cellulari

modificassero in qualche modo l'inibitore in un modo che lo rendesse più stretto. In effetti, l'inibitore prodotto da cellule umane aveva gruppi fosfato aggiunti ad esso. Questa "fosforilazione" ha reso l'inibitore legato molto più forte di quanto chiunque avesse precedentemente sospettato.

Si è anche scoperto che la fosforilazione veniva effettuata da proteine-chinasi che fanno parte di una via di segnalazione cellulare chiamata ERK

. Questo percorso, controlla il modo in cui le cellule rispondono ai fattori di crescita, è spesso iperattivo nelle cellule tumorali. Gli inibitori della proteina-chinasi , rispettivamente trametinib e dabrafenib,

Combinazione di trametinib e dabrafenib,

usati per trattare il melanoma, possono bloccare la via ERK.

"Questo è stato un incrocio fortuito di due diverse strategie, - dice Raines- perché si è pensato che se potessimo usare questi farmaci per frenare la fosforilazione dell'inibitore della ribonucleasi, allora potremmo rendere le ribonucleasi più potenti nell'uccidere le cellule tumorali".

Combattere la resistenza delle cellule tumorali

Test su cellule di melanoma umano hanno supportato questa idea. La combinazione di un inibitore della chinasi più una ribonucleasi era molto più letale per le cellule tumorali e i farmaci erano efficaci a concentrazioni più basse. L'inibitore della chinasi ha impedito all'inibitore di ribonucleasi di essere fosforilato, rendendolo più debole e consentendo alla ribonucleasi più libertà di svolgere la sua funzione e distruggere l'RNA.

Se lo stesso vale per i pazienti umani, l’approccio ,- afferma Raines- potrebbe portare a effetti collaterali ridotti e una minore probabilità che le cellule tumorali diventino resistenti ai farmaci. Ora si spera di testare questa combinazione di farmaci nei topi, come ulteriore passo, verso test della combinazione, in studi clinici.

"Speriamo di poter esplorare le relazioni,- afferma Raines- con alcune delle molte aziende farmaceutiche che sviluppano inibitori del pathway ERK, per collaborare e utilizzare il nostro farmaco di ribonucleasi in concerto con gli inibitori della chinasi".

Sono stati anche progettati topi che non producono ribonucleasi, da utilizzare per studiare ulteriormente le funzioni biologiche di questi enzimi.

 La ribonucleasi

La Ribonucleasi A è l'enzima che degrada l'RNA durante la digestione. Dato che è una proteina relativamente piccola, stabile e facilmente purificabile, la ribonucleasi è stata uno degli enzimi più studiati nella ricerca biochimica. E' stata usata da Christian Anfinsen per dimostrare che la sequenza di amminoacidi è in grado di determinare la struttura tridimensionale di una proteina. E' stata usata da Stanford Moore e William Stein per dimostrare che il sito attivo degli enzimi è costituito da un particolare assetto tridimensionale di amminoacidi. La ribonucleasi A è stato anche il primo enzima sintetizzato da R. Bruce Merrifield col suo innovativo metodo di sintesi in fase solida che gli ha permesso di dimostrare che anche gli enzimi possono essere sintetizzati artificialmente.

Questi ricercatori hanno chiarito concetti fondamentali di biochimica, con l'aiuto della ribonucleasi, e sono stati tutti premiati col Premio Nobel.