Oggi, si stanno studiando nuove terapie che partono dall’idea che ogni sottotipo di cancro richiede geni specifici per sopravvivere e che proprio questi geni possono essere gli obbiettivi della “targeted therapy”, ovvero terapia mirata, per la cura di questo particolare tipo di cancro. Le terapie mirate bloccano la funzione dei geni che sono essenziali alla sopravvivenza delle cellule del cancro ma non danneggiano i tessuti sani e quindi sono meno tossiche. Per esempio Imatinib colpisce la fusione del gene BCR/ABL in certi tipi di Leucemia (un tipo di cancro del sangue) e colpisce precisamente le cellule del cancro che contengono questa mutazione con effetti collaterali minori.

Questo rappresenta un grande passo avanti ma è difficile trovare le mutazioni specifiche all’interno di ogni particolare cellula che agisce come “tallone di Achille” specialmente dal momento che la gran parte dei tumori ha centinaia, a volte migliaia di mutazioni genetiche. Proponiamo di superare questo ostacolo utilizzando un approccio nuovo che permette di analizzare le funzioni di migliaia di geni nei campioni di tumore del paziente, utilizzando sonde che ne determinano l’importanza rispetto al tipo di cancro in questione. Migliaia di potenziali “targeted therapies” esistono già in quanto ci sono sostanze chimiche già catalogate e per alcuni di questi geni ci sono già medicine disponibili, rendendo quindi il passaggio dalla scoperta alla cura del paziente molto veloce.

Che cosa sosterrà la Fondazione Carlo Grandori?

La FCG intende finanziare collaborazioni tra scienziati e medici, utilizzando un approccio di Genomica Funzionale per creare un database di conoscenze, ovvero una mappa del cancro, con la quale si svilupperanno nuove terapie abbinate al paziente. La FCG fornirà le basi per permettere lo studio e lo sviluppo di terapie mirate che eventualmente porteranno a terapie più sicure ed efficaci per il paziente.

Che cos’è la Genomica Funzionale?

La Genomica Funzionale è la capacità di interrogare la funzione di tutti i geni in un dato genoma. Il genoma umano comprende circa 30.000 geni, ma solo 1/3 di questi è stato studiato a fondo e può essere usato come “targets” di nuovi farmaci. Lo studio di questi 10.000 geni è possibile con l’uso delle tecnologie HTS (leggere sotto).

Come possiamo studiare la funzione di migliaia di geni in un paziente?

La risposta arriva dalla scoperta della RNAi (Interferenza mediata da RNA), premiata con il premio Nobel per la Medicina nel 2006. Usando piccole molecole di RNA, che corrispondono a sequenze di geni specifici, si può "distruggere" (cioè interferire con) l'mRNA di un dato gene, e quindi portare a "tacere" il gene stesso.

Da qui deriva il nome “RNA di silenziamento”. Intendiamo utilizzare entrambe le librerie disponibili in commercio, il RNA di silenziamento così come le "forcine" corte di RNA espresse da vettori virali, per silenziare i geni nelle cellule tumorali e scoprire quali geni sono essenziali alla loro sopravvivenza. Questa tecnologia d’avanguardia, unitamente a strumenti di bioinformatica e ad oltre venticinque anni di esperienza nel campo della biologia del cancro, è estremamente efficace ad identificare nuovi obbiettivi per lo sviluppo di medicine nuove.

Per esempio, con l’uso del RNA di silenziamento e di screening HTS, la dottoressa Grandori ha individuato oltre 100 geni potenzialmente trattabili che quando inibiti dagli RNA di silenziamento hanno causato la distruzione delle cellule che producono l’oncogene MYC, non provocando danni alle cellule normali.

» Per un esempio dell’applicazione della tecnologia di genomica funzionale vedere la recente pubblicazione della Dott.ssa Carla Grandori.

Che cosa vuol dire High Throughput Technologies?

Per HTS si intende l’uso in laboratorio di strumenti automatizzati e precisi, che hanno la capacita’ di eseguire esperimenti miniaturizzati, per testare migliaia di farmaci e di geni, accompagnati da lettori di piastre e microscopi automatizzati. Questi strumenti sino ad ora erano un privilegio esclusivo delle grandi ditte farmaceutiche ma consentono a scienziati e medici di testare rapidamente e con precisione le cellule misurando la loro crescita e molti altri parametri (come la morte delle cellule, la loro differenziazione e l’attività di segnali) in condizioni miniaturizzate (per esempio testare dai 384 a 1536 campioni in pochi minuti).

Questo approccio consente non solo di studiare migliaia di geni utilizzando sia librerie di RNA di silenziamento sia di shRNA, ma anche di analizzare l’effetto di composti chimici, già conosciuti e disponibili, in cellule tumorali (tra le quali ad esempio tutti i farmaci già approvati dalla FDA, protocolli oncologici e altre terapie già in uso).

Quali cellule e sistemi modello saranno utilizzati?

La dottoressa Grandori ha ottimizzato un sistema in cui le cellule isogeniche possono essere impiegate, con o senza un oncogene mutato, per trovare i geni che permettono la sopravvivenza delle cellule con l’oncogene mutato ma che non sono necessari per le cellule normali. Inoltre, la FCG si impegnerà ad ottimizzare il sistema di analisi dei campioni primari di cancro ottenuti per esempio da biopsie. Anche se non tutti i tumori facilmente sopravvivono in coltura di tessuti, stiamo cominciando ad imparare che l'utilizzo di basse concentrazioni di ossigeno e terreni di coltura definiti aumentano la possibilità di successo a mantenere la vitalità delle cellule tumorali in coltura. La combinazione della capacità di testare con tecnologie HTS sia migliaia di medicine sia sostanze chimiche (future medicine) e di migliaia di siRNAs, ognuno specifico per ogni gene del genoma umano, permetterà la creazione di un sistema funzionale di classificazione prima impensabile. Ciò costituirà una fonte di conoscenze chiave per progettare approcci terapeutici mirati e getterà le basi per sviluppare test su campioni di cellule del paziente al fine di individuare cure appropriate.