ALOE-EMODINA:
UNA REALTA’ INNOVATIVA
NELLA CURA DEI TUMORI
Pecere dr.ssa Teresa, Ph D
Università di Padova
AE
OH
O
OH
CH2OH
O
1,8-diidrossi-3-idrossimetil-9,10-antracenedione
AE nelle piante della farmacopea
tradizionale
Alcune specie di Aloe
Alcune specie di Rheum
Gel e succo prescritti come lenitivi
delle scottature, lassativi,
antibatterici ed immunomodulanti
Decotti prescritti come
antinfiammatori, lassativi ed
epatoprotettori
L’interesse per queste piante è stato
illuminato dalla possibilità che aloe-emodin
possa essere il prossimo successo contro il
cancro.
Oggi molti tumori sono curabili
Alcuni tipi di leucemie
tumore al seno
tumore all’utero
tumore della prostata
tumore al colon
Altri tumori hanno ancora un tasso di
sopravvivenza molto basso
Il neuroblastoma che è la prima causa di
morte in età pre-scolare.
Il tumore del polmone che è una delle prime
cause di morte nel mondo; la sua incidenza
globale aumenta dello 0.5% l’anno.
Il melanoma la cui incidenza è in continua
crescita. La sopravvivenza a 5 anni passa dal
96% dei primi stadi al 12% per gli stadi
avanzati.
DANNO AL DNA
DANNO AL DNA
p53
blocco in G1
p53;MAPK;CKII;TNF;APO;……..
p21
p53 +/-
CORREZIONE
CLONI
MALIGNI
APOPTOSI
DNA
DNA
I FARMACI ANTINEOPLASTICI
• I farmaci attualmente in uso non hanno un
meccanismo tumore-specifico.
• Aggrediscono indistintamente tutte le cellule del
paziente, anche quelle sane.
• Distruggono le cellule tumorali ma possono
essere nefrotossicici, ipotensivi, cardiotossici,
ototossici, epatotossici, ecc.
• Spesso la tossicità per il paziente è molto
elevata.
La medicina è alla ricerca di molecole
selettive
(tumor-targeting)
• Le aziende farmaceutiche stanno sviluppando
composti di sintesi che possono essere
disegnati al computer (modelling), prodotti su
larga scala e con costi minimi, ma ancora senza
risultati soddisfacenti.
• Le molecole naturali invece, selezionate
dall’evoluzione,
possiedono
una
struttura
tridimensionale ben definita coadiuvata da gruppi
funzionali con precise orientazioni spaziali
ottimizzate per interagire con i target cellulari.
AE
OH
O
OH
CH2OH
O
1,8-diidrossi-3-idrossimetil-9,10-antracenedione
ATTIVITA’ CITOTOSSICA DI AE
IN VITRO
100
IMR5
SJNKP
% di sopravvivenza
AF
TC106
TC32
CEM
50
LOVO 109
MRC5
HeLa
0
0,1
1
10
concentrazione di AE (mM)
100
Attività citotossica in vitro contro linee tumorali dell’ NCI
Cell lines
EC50 after 3 days
EC50 after 5 days
M19MEL
8.3
n.v.
melanoma
DMS114
17.2
n.v.
microcitoma
UACC257
38.2
37.5
melanoma
SKMEL28*
46
33
melanoma
SKMEL2
100
12.5
melanoma
RPMI
93.7
20.7
melanoma
LOX
17.6
n.v.
melanoma
SHP77
100
34
microcitoma
UACC62
40
28.7
melanoma
M14*
48
25
melanoma
Test clonogenico di inibizione della crescita
dei precursori ematopoieticici
Colony growth (%)
120
CB
BM
100
80
60
40
20
0
1
10
25
AE concentration (mM)
50
100
NB
Le linee tumorali di origine
neuroectodermica sono significativamente
più sensibili delle altre
INCORPORAZIONE DI AE
NB 37°C
NB 4°C
HeLa 37°C
NB NaN3
Cellule di neuroblastoma
1’
5’
15’
30’
Cellule di adenocarcinoma
dopo 24h di trattamento
Che tipo di tossicità produce
nelle cellule sensibili?
EFFETTO DI AE SUL CICLO CELLULARE DEL
NEUROBLASTOMA
controllo
dopo 24 h
dopo 48 h
Pecere T., et al.,Cancer Res.,2000
RISULTATI IN VITRO
 AE viene incorporata selettivamente nei tumori
di origine neuroectodermica, probabilmente
per la presenza di un recettore specifico;
 AE induce apoptosi nelle cellule sensibili.
MA IN VIVO FUNZIONA?
Mean tumor volume (mm3)
ATTIVITA’ ANTITUMORALE DI AE CONTRO
IL NEUROBLASTOMA (I)
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
4
5 giorni, 50mg/kg
8
12
Time (days)
16
20
24
Mean tumor volume (mm3)
ATTIVITA’ ANTITUMORALE DI AE CONTRO
IL NEUROBLASTOMA (II)
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
5 giorni, 50mg/kg
4
8
12
16
Time (days)
20
24
ATTIVITA’ ANTITUMORALE DI AE CONTRO
L’ADENOCARCINOMA DEL COLON
Mean tumor volume (mm3)
250
200
150
100
50
0
0
5
5 giorni, 50mg/kg
10
15
Time (days)
20
25
30
100
100
10
10
m g/g
m g/ml
FARMACOCINETICA
1
0,1
1
0,1
0,01
0
1
2
3
4
0,01
0
1
2
Time (hrs)
100
10
10
m g/g
m g/g
TUMOR
E
100
1
1
0,1
0,1
0,01
0,01
1
2
3
4
0
1
2
Time (hrs)
Time (hrs)
CERVELLO
4
Time (hrs)
SANGUE
0
3
FEGATO
3
4
RISULTATI IN VIVO
 Ritardo nella comparsa della massa tumorale
 Riduzione della massa tumorale
 Assenza di tossicità acuta o cronica
 Selettività d’azione anche in vivo
 Buona distribuzione
 Elevata concentrazione nella massa tumorale
 Emivita di alcune ore
 AE dimostra attività citotossica specifica e
selettiva
contro i tumori di derivazione
neuroectodermica.
 AE e’ un agente pro-apoptotico nelle cellule sensibili
secondo un “pathway” p53-mediato.
 AE esplica attività antineoplastica in vivo contro il
neuroblastoma senza evidenti segni di tossicità
acuta o cronica.
MA AE NON SI SCIOGLIE IN
ACQUA
AE prodrug
MOLECULES
EC50 in SJ-N-KP
EC50 in IMR5
EC50 in HeLa
AE
1
3
50
ABT
150
160
n.v.
ADG
20
20
n.v.
AED
15
15
n.v.
AEP
12
10
n.v.
ALA
200
200
n.v.
ALA-HCl
70.6
70.6
>300
ALA-NH2
264
300
n.v.
AF/AF*
300/50
250/50
n.v.
AM
270
270
n.v.
AS
43
40
n.v.
EM9
6
6
45
PJ8
1.5
7.8
50
Lys
/
/
/
TRIP
9
10
42
2500
2250
3
Treatment volume (mm )
2000
Antitumor activity of Aloe emodin-lysine i.p.
in human neuroblastoma xenograft
treatment:(three times a day)x3
1750
1500
1250
TVI=46%
1000
750
500
control
Aloe emodin-lysine
250
0
6
8
10
12
14
16
18
Time (days)
20
22
24
26
Change in body weight on SK-N-AS xenograft
(Corrected for tumor weight)
120
Body weight (% of days 0)
100
80
60
40
20
control
Aloe emodin-lysine
0
8
10
12
14
16
18
Time (days)
20
22
24
26
ALTRI GRUPPI DI RICERCA SI
SONO INTERESSATI AD AE?
CITAZIONI BIBLIOGRAFICHE SU AE
PRIMA DI GIUGNO 2000
Driscoll, JS, et al.,Cancer Chemother. Rep. 2, 4: 1362, 1974.
 Grimaudo, S, et al., Oncol. Rep., 4: 341-343, 1997.
 Schorkhuber, M, et al., Eur. J. Cancer, 34: 1091-1098, 1998.
Alcune citazioni su AE dopo giugno 2000
Maity, TK, et al., Phytother. Res., 15(5): 459-460, 2001.
 Lee, HZ, Br. J. Pharmacol., 134(5): 1093-1103, 2001.
 Lee, HZ, et al., Eur. J. Pharmacol., 431(3): 287-95, 2001.
Zhan, Y, et al., Chin Med J (Engl)., 114(6): 571-6, 2001.
Wasserman L, Am J Dermatopathol., 24(1): 17-22, 2002.
 Woo, SW, et al., Pharmacol Toxicol., 90(4): 193-8, 2002.
 Po-Lin K, et al., Life Sci., 71(16): 1879-83, 2002.
van Gorkom BA, et al., Br J Cancer, 86(9):1494-500, 2002.
Woo, SW, et al., Pharmacol Toxicol., 90(4):193-8, 2002.
Kuo, PL, et al., Life Sci, 71(16):1879-92, 2002.
Wamer WG, et al., Free Radic Biol Med, 34(2):233-42. 2003.
Tipo di tumore
Trattamenti
Risultati
Rif. bibliografici
Neuroblastoma
1-20 mM
Effetto citotossico. Induzione
dell’apoptosi p53-mediata.
Pecere, et al., 2000 e
2003
Tumore del fegato
40 mM
Effetto citotossico. Induzione
dell’apoptosi p53-mediata. Formazione
di ROS e attivazione del pathway
MAPK-dipendente.
Kuo, et al.,2002; Dong
Lu, et al.,2007;
Gliomi
20 mM-40 mM
Effetto citotossico. Diminuzione
dell’attività di PKC e ERK. Induzione
dell’apoptosi e del differenziamento.
Acevedo-Duncan, et
al.,2004; Mijatovic, S.,
et al.,2004 e 2005
Effetto citotossico. Induzione
dell’apoptosi p53-mediata ed aumento
dell’espressione di FAS.
Lin, et al., 2006
Tumore della vescica
25mM
Tumore del polmone
40 mM
Effetto citotossico. Attivazione di PKC
e MAP Kinasi e della cascata delle
caspasi 3 e 9.
Lee, H.Z.,et al., 2001;
Lee, H.Z.,2001; Lay,
M.Y., et al.2007
Leucemia
60 mM
Riduzione dell’attività di NATs, famiglia
di enzimi coinvolti nella carcinogenesi;
induzione dell’apoptosi e bassa tossicità
per i linfociti normali.
Chung, et al., 2003;
Chen, et al., 2004.
Tumore del collo dell’utero
40 mM
Guo, et al., 2007.
Tumore dello stomaco
40 mM
Blocco del ciclo cellulare in G2/M;
induzione del differenziamento
(riduzione attività di ALP) e riduzione
della sopravvivenza cellulare con
soppressione attività PKC.
Blocco del ciclo cellulare in S e
induzione del differenziamento con
riduzione attività di ALP.
Induzione dell’apoptosi p-53 mediata.
Guo, et al., 2007;
Chen, et al., 2007.
I PROSSIMI TRAGUARDI
 INDIVIDUAZIONE DEL RECETTORE
 VALUTAZIONE
DELL’EFFICACIA
DELLA
FORMULAZIONE O DI UNA MOLECOLA
PRODRUG PIU’ IDROFILA
 SVILUPPO DI UN FARMACO PER LA CLINICA:
 SAGGI DI TOSSICITA’ E FARMACOCINETICA
IN ANIMALI DI GROSSA TAGLIA;
 FASI I E II NELL’UOMO.
C’è la concreta possibilità che
aloe-emodin
possa essere il prossimo successo contro il
cancro.