Principi di Oncologia
Sperimentale
introduzione
Attività a Scelta CL
Triennale (2CFU)*
*iscritti al secondo anno (idoneità)
1° S. BENINATI
IL TUMORE
In patologia, un tumore o neoplasia èuna
massa abnormale di tessuto che cresce in
eccesso e in modo scoordinato rispetto ai tessuti
normali, e persiste in questo stato dopo la
cessazione degli stimoli che hanno indotto il
processo
La crescita incontrollata e scoordinata, a scapito
dell'omeostasi tissutale, di un gruppo di cellule è
determinata
da
alterazioni
del
loro
proprio
patrimonio genetico, ed è alla base di una vasta
classe di malattie
Queste malattie sono classificate per diverse
caratteristiche, ma principalmente in tre modi:
1. secondo il tipo istologico originario delle cellule
proliferanti, principalmente
in
tumori epiteliali,
mesenchimali, delle cellule del sangue o del
tessuto nervoso;
2. secondo l'aggressività e il decorso clinico
previsto, in tumori benigni (non cancerosi) e tumori
maligni (cancerosi, o cancro);
3.
secondo
la
stadiazione
tumorale,
o
Classificazione TNM, per quanto riguarda i tumori
maligni.
Affinché
una
cellula
diventi
tumorale,
deve
accumulare una serie di danni al suo sistema di
controllo della riproduzione. Infatti il cancro è una
malattia genetica delle cellule somatiche. Tutte le
cellule
cancerose
e
precancerose
presentano
alterazioni, spesso molto estese, del loro assetto
cromosomico (cariotipo): il numero di cromosomi
presenti nel loro nucleo può essere alterato e i
cromosomi stessi sono danneggiati, multipli
mancanti (aneuploidia):
o
L'alterazione cromosomica delle cellule tumorali è
talmente estesa da fornire la prova che in ogni caso di
tumore tutte le cellule cancerose discendano da una
unica cellula madre mutata (popolazione cellulare
clonale)
Tutte le cellule tumorali infatti condividono la stessa
esatta forma di danno genetico, tanto complessa da
rendere altamente improbabile l'eventualità di due
cellule madri diverse che hanno subito per caso la
stessa serie di mutazioni.
Alla base della patogenesi del tumore c'è la
mutazione di determinati geni:
i proto-oncogeni,
i geni oncosoppressori,
i geni coinvolti nella riparazione del DNA.
Le mutazioni necessarie che una data cellula deve
accumulare per dare origine a un cancro sono i
seguenti, e sono comuni a tutti i tipi di cancro:
1. acquisizione
dell'autonomia
sopravvenuta
meccanismi
incapacità
regolatori
moltiplicativa
per
sottostare
ai
a
della
proliferazione
cellulare;
2. assenza di inibizione dipendente dalla densità (le
cellule normali si moltiplicano fino a una definita
densità
cellulare,
raggiunta
la
quale
diventano
quiescenti);
3. ridotta capacità di adesione con altre cellule o
componenti tissutali;
4. assenza di matrice extracellulare (spesso digerita
da proteasi) che favorisce l'invasione di tessuti
normali adiacenti;
5. Angiogenesi formazione di nuovi vasi sanguigni
per fornire ossigeno e fattori nutritivi alle cellule
tumorali;
6. riduzione o perdita della capacità differenziativa;
7. acquisizione della capacità di replicazione illimitata
per effetto dell'espressione della telomerasi;
8. riduzione o perdita della possibilità di andare
incontro a morte cellulare programmata (apoptosi).
9. perdita della cosiddetta inibizione da contatto.
TERAPIA
In generale, la terapia del cancro - per quanto
riguarda l'obiettivo di guarire l'organismo malato, di
ridurre l'estensione della malattia ottenendo una
regressione parziale, o di rallentarne la progressione
- si basa sull'applicazione di una serie di tecniche
diverse integrate fra di loro, con protocolli specifici
per lo specifico tipo di cancro e per le caratteristiche
del paziente, ferma restando la libertà di scelta del
paziente fra i diversi approcci possibili e il suo
consenso informato al protocollo proposto.
Poiché il cancro colpisce più frequentemente la
popolazione anziana, in molti casi la regressione
parziale o anche il semplice rallentamento della
progressione equivale, in sostanza, alla guarigione
completa, in quanto libera il malato dai sintomi di
malattia per tutto il suo periodo di vita residua.
Le tecniche utilizzate sono:
la chirurgia
la radioterapia
la chemioterapia
l'ormonoterapia
la immunoterapia
l'ipertermia
E altre tecniche (termodistruzione con radiofrequenze;
alcoolizzazione;
crioterapia;
embolizzazione
e
chemioembolizzazione), in genere appannaggio della
radiologia interventistica
I tumori si suddividono in:
"benigni", sono costituiti da cellule che mantengono
in parte le loro caratteristiche morfologiche e
funzionali, pur esibendo autonomia moltiplicativa.
Essi sono caratterizzati da un tipo di sviluppo detto
espansivo, perché comprime i tessuti vicini senza
distruggerli:
i
tumori
benigni
che
originano
dall'epitelio ghiandolare (adenomi) sono spesso
avviluppati da una capsula di tessuto connettivo
fibroso che li delimitano nettamente dai tessuti
confinanti, coi quali assumono un rapporto di
contiguità.
"maligni" o "cancro", sono invece costituiti da cellule
che appaiono morfologicamente e funzionalmente
diverse
dalle
corrispondenti
normali.
L'atipia
morfologica, che è tanto maggiore quanto più
indifferenziato è il tumore, si manifesta con mancanza
di uniformità nella forma e nelle dimensioni delle
cellule (polimorfismo) e degli organi cellulari, in
particolare
del
nucleo,
che
è
frequentemente
ipercromico ed in fase mitotica. I tessuti vicini al
tumore maligno vengono invariabilmente infiltrati e
distrutti dalle cellule tumorali che si sostituiscono a
quelle normali, fenomeno questo caratteristico della
malignità e noto col termine "invasività neoplastica".
Aspetti citologici di malignità
Mitosi Atipiche
• Le figure mitotiche sono
presenti in tutte le iperplasie,
cioè tessuti in rapida crescita.
• Nelle lesioni maligne molte
figure mitotiche sono atipiche o
mitosi multiple
M
M
Mitosi ad anello
Gradi di differenziamento del
tumore
• Le cellule tumorali possono
essere simili al tessuto dal
quale hanno avuto origine:
• Il tumore si definisce ben
differenziato
Tumore scarsamente
differenziato
• Se le cellule ricordano
scarsamente il tessuto di
origine la neoplasia si definisce
come:
• Scarsamente differenziata
Tumore anaplastico
• La scomparsa totale della
somiglianza con il tessuto
d’origine conduce alla:
• Tumore anaplastico
lume
Cellule
mucipare
(Ricche di muco)
Nuclei delle
cellule epiteliali
colonnari
(piccoli)
Mucosa normale del colon
Neoplasia begnina del
colon
Cellule
mucipare
(Povere di
muco)
Nuclei delle
cellule
epiteliali
(grandi e
disordinati)
Porzione
basale
Neoplasia maligna del colon ben
differenziata
Assenza di mucina
Forma
prismatica delle
cellule
conservata
Nuclei irregolari
per forma e
disposizione
Nuclei
stratificati e
ipercromici
Nucleoli
grandi e
irregolari
Neoplasia maligna del colon scarsamente differenziata
Mitosi atipiche
Variabilità della
forma e delle
dimensioni
cellulari
Pleomorfismo
cellulare
Nuclei
disomogenei
Pleomorfismo nucleare
Scarsa
somiglianza con il
tessuto d’origine
Nuclei colorati
Ipercromatismo
nucleare
"borderline", in alcuni casi, i tumori presentano
un comportamento intermedio fra la malignità e
la benignità (tumori "borderline") o risultano
inclassificabili
(tumori
a
comportamento
biologico incerto). In questi casi, generalmente
la frequenza delle metastasi è molto bassa e il
decorso è lento
Il processo metastatico
ADHESION E.C.
ADHESION B.M.
PROTEOLYSIS
INVASION
Farmaci citotossici
• Il controllo della crescita
neoplastica si attua
influenzando i processi di
proliferazione cellulare,
inducendo il differenziamento e
la morte cellulare
• Un farmaco si definisce
citotossico quando uccide la
cellula neoplastica.
• La chemioterapia attuale
utilizza farmaci citotossici
Farmaci differenzianti
• Un’alternatica alla terapia
citotossica è la terapia
differenziativa.
• In questo caso il farmaco
induce il differenziamento della
cellula neoplastica e blocca la
proliferazione.
Test di laboratorio
• Per dimostrare che un farmaco
possieda attività differenziante
è necessario effettuare una
serie di prove di laboratorio.
• Misure della proliferazione
cellulare
• 1. curve di crescita
• 2. conta cellulare
• 3. vitalità cellulare
Metaboliti
• Anche la ricerca di metaboliti
legati alla crescita tumorale
può essere utile
• Tali molecole vengono
denominate “Markers”
• I markers studiati nel nostro
laboratorio sono:
• Poliammine come fattori di
crescita
• Enzima transglutaminasi come
marker di differenziamento
Linee cellulari
• Si usano come modello di
crescita cellulare neoplastica
• Noi useremo come campione il
melanoma sia umano che
murino
• Una delle caratteristiche del
melanoma è che durante il
differenziamento producono
melanina
• Un pigmento nero
Il melanoma
Il melanoma è un tumore cutaneo maligno che origina dai
melanociti, cellule dello strato basale dell’epidermide
responsabili della produzione di melanina.
Sebbene la neoplasia insorga principalmente nella pelle,
esistono altri siti possibili, tra cui la mucosa nasale ed anogenitale, l’esofago, le meningi e l’occhio
Melanoma Superficiale
Melanoma Nodulare
Lentigo Maligna
Melanoma Acro-lentiginoso
Melanoma Muco-lentigginoso
Melanoma Amelanotico
L’aspetto di ogni melanoma può variare ma, generalmente,
mostrano tutti le caratteristiche definite ABCD
Asimmetria: le due metà del neo non hanno stessa forma.
Bordo: i bordi sono spesso sfumati e dal contorno irregolare.
Colore: il colore è irregolare. Il neo presenta sfumature di
colore nero e marrone, si osservano inoltre zone bianco,
rosso, rosa o blu.
Diametro: le dimensioni del neo cambiano.
Asimmetria
Bordo
Colore
Diametro
Vengono adottati vari sistemi di classificazione per descrivere la
profondità di invasione: il più utilizzato è il Metodo di Clark e
quello di Breslow (BW)
In particolare:
- lesione di Clark di 1° livello, è un melanoma in situ confinato
all’epidermide;BW 1
- lesione di Clark di 2° livello, caratterizzata da piccoli nidi e
cellule singole nel derma papillare; BW 2
- lesione di Clark di 3° livello, il tumore invade il derma papillare;
BW 3
- lesione di Clark di 4° livello, la lesione invade il derma in
profondità (strato reticolare);BW 4
- lesione di Clark di 5° livello, il melanoma invade il tessuto
sottocutaneo. BW 5
ESAME MORFOLOGICO
Control
Linea cellulare di
melanoma murino (B16F10)
Cellule non trattate
AE
Cellule trattate con
molecola differenziante
(bassa conc)
Morfologia stellata
AE
Cellule trattate con
molecola differenziante
(alta conc)
Presentazione di un lavoro di
oncologia sperimentale
• Trattamento di melanomi
umani e murini con molecole
differenzianti
• Vari test di proliferazione e di
invasione
• Ipotesi di metabolismo
coinvolto nel controllo della
crescita tumorale
• Poliammine e transglutaminasi
polyamines
- Theophylline
- other activators
protein cross-linking
motility
TGase activity
Polyamination of BM proteins
adhesion
BM digestionBM
Controllo B16-F10
B16-F10 differenziate
ADHESION E.C.
ADHESION B.M.
PROTEOLYSIS
INVASION
Capillary lumen
Tumor cell
LN
LN-R
Target tissue
Integrins
BASEMENT MEMBRANE
COMPONENTS
Laminin
Collagen IV
Entactin
Growth factors
Invasion
(Boyden Chamber assay)
medium
Matrigel
filter
chemoattractant
Control
48h
72hr
120
100
% invasion
80
60
40
20
0
Control
48h
72h
I PARAMETRI CHE VENGONO CONTROLLATI PER
AVERE LA CERTEZZA CHE UNA DATA MOLECOLA
POSSA ESERCITARE POTERE
ANTIPROLIFERATIVO E/O ANTIMETASTATICO SU
DI UNA LINEA CELLULARE O SULL’ORGANO
BERSAGLIO DI UN ANIMALE
1. VITALITA’ CELLULARE
2. PROLIFERAZIONE CELLULARE
3. ANALISI AL MO MORFOLOGICA
4. SEGNI DI DIFFERENZIAMENTO
5. POTERE METASTATICO
6. POTERE INVASIVO
7. METALLOPROTEASI
8. TRANSGLUTAMINASI
9. POLIAMMINE
10. MELANINA
11. APOPTOSI
12. ANGIOGENESI