I vaccini anticancro

Monica Melotti, N. 10 ottobre 1999

Oltre alla radioterapia, chemioterapia e farmaci "intelligenti", cerca di percorrere nuove strade che possano rivelarsi efficaci contro il male del secolo. Le strade finora percorse sono quelle della terapia genetica e dell'immunoterapia. La prima si focalizza sull'identificazione della sequenza dei geni per individuare quali tra essi sono responsabili di una determinata malattia (asma, diabete e alcune forme tumorali) e quindi sviluppare terapie mirate. L'immunoterapia, invece, contrariamente a quanto avviene per le malattie infettive, per le quali i vaccini vengono adoperati a scopo profilattico (per prevenire l'insorgenza della malattia a seguito del contatto con l'agente infettivo), in campo oncologico adopera differenti vaccini terapeutici, che al momento non sono in grado di prevenire l'insorgenza della malattia, ma che possono stimolare il sistema immunitario, del paziente affetto da tumore, a riconoscere come estranee le cellule ammalate e quindi ad eliminarle. Questa terapia ha avuto fasi di alterne fortune. Fino a dieci anni fa era molto considerata poi c'è stato un periodo di stasi, i ricercatori non riuscivano a trovare nell'uomo antigeni specifici (sostanze che una volta entrate nell'organismo sono in grado di scatenare le difese naturali) del tumore capaci di discriminare la cellula tumorale da quella sana. Oggi grazie agli studi sui linfociti T questo "empasse" è stato superato. Gli studi sono ancora in fase sperimentale, ma l'interesse per l'immunoterapia è aumentato, lo testimoniano i diversi studi in corso in tutto il mondo su varie neoplasie, quali: melanoma (la neoplasia che colpisce la pelle), tumore del rene, del colon retto, prostata, polmone. I risultati sono a macchia di leopardo, alcuni sono negativi, altri positivi (come quelli sul melanoma) ma tra qualche anno si avranno preziose informazioni per poter stabilire un protocollo adeguato. E in Italia a che punto sono gli studi sull'immunoterapia? Lo abbiamo chiesto a quattro ricercatori che sono impegnati su questo fronte in importanti istituti di ricerca.
Istituto Nazionale dei Tumori di Milano
E' il primo istituto dove è in corso la sperimentazione dei vaccini anticancro sull'uomo per il melanoma e le metastasi del colon retto. L'arruolamento dei pazienti è avvenuto il marzo scorso, con un campione di 30 persone per i tumori del colon e 40 per i melanomi. Coordinatore di questo studio (finanziato in parte dall'azienda farmaceutica … Tau), in collaborazione con il Centro di riferimento Oncologico di Aviano e l'Istituto Nazionale dei tumori di Genova, è il dottor Giorgio Parmiani, vice direttore scientifico e direttore dell'Unità di Immunoterapia dell'Ist di Milano.
"Attualmente stiamo studiando tre tipi di vaccino. Un primo vaccino lo si ottiene da cellule tumorali, delle quali, a differenza del passato, è possibile riconoscere a priori se presentano proteine capaci di stimolare il sistema immunitario dei pazienti. Queste cellule vengono modificate mediante un inserimento di geni di alcune proteine immunostimolanti (come le citochine). Il secondo è invece ottenuto mediante delle proteine o frammenti di queste (peptidi) a sequenza nota e riconoscibili dai linfociti T (elementi delle difese naturali dell'organismo in grado di intervenire in massa sulle sostanze "nemiche" alla scopo di distruggerle); l'ultimo vaccino è costituito dal DNA, che codifica le suddette proteine e che una volta entrato nelle cellule del paziente, fa loro produrre la proteina antigenica in quantità tali da indurre una reazione immunitaria. Nei primi due vaccini, le cellule o i peptidi, vengono somministrati di solito assieme a delle sostanze adiuvanti (citochine), che contribuiscono a stimolare le difese immunitarie. Questi vaccini agiscono elevando le difese naturali del paziente, che da sole non riescono a riconoscere le cellule tumorali e quindi non possono distruggerle. Ciò avviene perché alcune funzioni del sistema immunitario sono compromesse dalla presenza del tumore. Lo scopo del nuovo vaccino è, infatti, quello di sollecitare i linfociti B (elementi delle difese naturali dell'organismo) a riconoscere solo ed esclusivamente quello specifico antigene tumorale inoculato con il vaccino e di attivare i linfociti T a distruggere le cellule del tumore contenente l'antigene estratto dalle stesse. Le maggiori informazione le abbiamo sulla sperimentazione del melanoma ed entro il prossimo anno potremo avere dei risultati definitivi".
Come agisce il vaccino anticancro
Funziona come una normale vaccinazione. In pratica si inocula nell'organismo del paziente una sostanza chiamata antigene, in grado di essere identificata dai linfociti B come "nemica" delle difese naturali. Questo riconoscimento mette in moto una serie di reazioni che scatenano l'attivazione di altre cellule di difesa, chiamate linfociti T, che hanno lo scopo di attaccare gli antigeni tumorali con il fine di distruggerli. Un tumore contiene al suo interno alcune sostanze chiamate appunto antigeni tumorali, sono poi quelle che vengono estratte e messe nel siero del vaccino inoculato nel paziente. L'antigene è estratto direttamente dal tumore del malato, in questo modo il vaccino dovrebbe riuscire a scatenare un esercito di difesa specializzato atto a combattere proprio quel tipo di tumore specifico.
Pochissimi effetti collaterali
"Il grande vantaggio di questo vaccino è la sua ridottissima tossicità" spiega Parmiani
"Gli effetti collaterali sono infatti minimi. Possono verificarsi piccoli arrossamenti o indurimenti cutanei nel punto dove si è inoculato il vaccino, che durano generalmente qualche ora o al massimo due giorni. In rari casi si verifica un aumento della temperatura".
Come nasce il nuovo vaccino
Si esegue un intervento per prelevare il tumore e da esso si isolano le singole cellule, che vengono poi frammentate. Dalla loro superficie si estraggono le sostanze che faranno da antigene. Queste sostanze vengono isolate e purificate in modo da togliere ogni tossicità, vengono poi contenute in fialette, sospese in una particolare soluzione detta fisiologica (formata da acqua e sali). Dopo circa un mese il vaccino è pronto e può essere inoculato (1 cc del preparato) nel paziente attraverso un'iniezione sottocutanea, una volta alla settimana per circa un mese. Se i risultati saranno positivi si continuerà ad inoculare il vaccino, ma con scadenze meno frequenti. La condizione fondamentale per poter affrontare questa terapia è che il tumore deve essere asportato. Devono infatti essere disponibili almeno 4 grammi di tumore per poter estrarre gli antigeni e ottenere una dose sufficiente di siero.
Istituto Nazionale dei Tumori di Genova
Anche l'Ist di Genova è coinvolto nella ricerca sui vaccini anticancro, considerati ormai con un certo ottimismo e in grado, in alcuni casi, di far aumentare la risposta immunitaria contro le cellule cancerose che rappresentano un'anomalia rispetto alla normale conformazione dell'organismo.
"Lo sviluppo impetuoso della ricerca scientifica in questi ultimi anni, grazie specialmente alle biotecnologie, fa sperare in risultati tangibili, anche se molti problemi sono ancora da risolvere" dice il professor Leonardo Santi, direttore scientifico dell'istituto "Potrà avverarsi in tal modo un vecchio sogno degli oncologi, combattere il cancro con farmaci biologici. Sono infatti in fase di sperimentazione, non solo nei laboratori o su animali, ma anche sull'uomo, vaccini acellulari o molecolari prodotti con metodi biotecnologi, oppure vaccini ricombinanti, introducendo tramite un agente infettivo modificato con un gene che aumenta le proprietà difensive contro diverse forme tumorali e infine vaccini DNA o RNA, iniettando una sequenza di acido nucleico direttamente nei muscoli per raggiungere poi le cellule tumorali. Giunto nelle cellule bersaglio l'acido nucleico è trasformato in una proteina o in un peptide antigenico che può indurre una risposta immunitaria (vaccino genetico). Molti vaccini antitumorali sono oggi allo studio, in particolare per linfomi e cellule B, per il cancro alla mammella e del colon-retto, per i melanomi e il cancro dell'ovaio, ma anche per helicobacter pylori imputato di provocare il cancro dello stomaco".
Sono tutte ricerche promettenti che vanno però verificate con prudenza e rigore in modo di avere risposte valide, evitando di tradurle in una precoce attività chimica senza sufficienti accertamenti.
"Gli studi finora condotti sull'immunoterapia riguardo i tumori del melanoma e del colon retto hanno rivelato che vi sono degli antigeni espressi specificatamente da questi tumori e che il sistema immunitario è in grado di riconoscere questi antigeni sulle cellule tumorali e non sulle cellule normali" aggiunge il professor Manlio Ferrarini, direttore del Servizio di immunologia clinica "Tuttavia esistono ancora dei dubbi. Occorre appurare se gli antigeni sono effettivamente solo espressi dalla cellula tumorale oppure anche dalle cellule normali più immature. La sperimentazione fatta sugli animali non rivela esattamente quello che potrà avvenire nell'uomo, anche perché i tumori nell'essere umano sono spontanei mentre nell'animale vengono provocati. Adesso la ricerca ha individuato degli antigeni che funzionano per il melanoma, ma questi vaccini non si possono applicare su altre neoplasie. Nel nostro istituto stiamo studiando gli antigeni per i linfomi e le leucemie. Prendiamo delle cellule dall'uomo le poniamo in vitro e studiamo quale strutture possono essere individuate dalle cellule T. Queste risposte immunitarie andranno poi aiutate dall'uso di citochine (sostanze che potenziano l'azione delle cellule T) e da peptidi (proteine che vengono riconosciute dai linfociti T). Va infine precisato che non esiste una terapia uguale per ogni paziente, ma la cura dovrà essere mirata, "costruita" secondo il tu more del malato".
Centro di riferimento oncologico di Aviano
"Presso l'Unità terapie immunologiche dell'Istituto sono attualmente in corso due studi clinici che adoperano, come antigeni "target" del trattamento, l'antigene ad alto peso molecolare associato al melanoma o l'antigene GA733 espresso nell'adenocarcinoma del colon-retto" spiega il dottor Michele Maio, responsabile dell'Unità di Terapie immunologiche innovative "Gli anticorpi monoclonali anti-idiotipo vengono somministrati (2 mg) a distanza di una settimana, poi quindici giorni e un mese, in associazione a citochine al fine di potenziare la risposta immunitaria del paziente. Il trattamento è privo di significativi effetti collaterali e viene eseguito in regime di day-hospital. Per quanto concerne i pazienti affetti da melanoma cutaneo, che si sono sottoposti al trattamento ed hanno ottenuto una risposta clinica completa e di lunga durata, è stata riportata l'insorgenza di vitiligine associata alla presenza di anticorpi circolanti diretti contro i melanociti cutanei (cellule cutanee che producono la melanina). Non tutti i pazienti, affetti da melanoma, possono sottoporsi alla vaccinoterapia, occorre infatti considerare le differenti caratteristiche antigeniche del tumore del paziente, adoperando sofisticate metodologie di indagine. Queste metodologie consentono quindi di definire la "eleggibilità biologica" di ciascun paziente al trattamento con il vaccino, identificando i soggetti che potranno possibilmente trarre beneficio clinico dalla terapia. Al momento le applicazioni dei vaccini vengono eseguite sui pazienti affetti da melanoma metastatico, ma possono essere estese al melanoma primitivo ad alto rischio di recidiva, per il quale sono già disponibili trattamenti immunologici in fase adiuvante (in assenza di segni clinici di malattia), quali la criopreservazione di tessuto neoplastico o di cellule neoplastiche, l'estrazione e criopreservazione di acidi nucleici, la purificazione dei linfociti e la criopreservazione del siero autologico".
Quale futuro per i vaccini anti cancro
Se il nuovo vaccino dovesse funzionare si aprirà decisamente un'importante chance per il trattamento contro i tumori. I pazienti che potranno sottoporsi a questo metodo di cura saranno quelli a cui è possibile asportare chirurgicamente il tumore, da risultare privi di malattia, ma a rischio di recidive. Potrebbero, infatti, essere nascoste piccole metastasi, oppure un tumore molto ridotto ma diffuso nell'organismo. Il vaccino potrebbe rappresentare un'arma efficace per eliminare completamente tutti i focolai nascosti della neoplasia e dare al malato la certezza di non poter più in alcun modo ammalarsi di un nuovo tumore, localizzato in sede diversa, però derivante da quello impiegato per creare il vaccino.
Indirizzi utili:
n Istituto Nazionale dei Tumori di Milano tel 02-23901
n Istituto Nazionale dei Tumori di Genova tel 010-56001
n Centro di riferimento oncologico di Aviano tel 043-4569111

Piccolo dizionario
MEDICINA MOLECOLARE: è la scienza che studia i meccanismi molecolari alla base delle malattie, i marker diagnostici di patologia e gli interventi terapeutici mirati. Il concetto di "malattia molecolare" si sviluppò alla fine degli anni '40. Studiando l'emoglobina estratta dagli eritrociti di pazienti con anemia falciforme, Linus Pauling dimostrò che l'emoglobina di questi pazienti, sottoposta ad un campo elettrico, migrava in modo differente rispetto a quella di soggetti normali. L'anormalità elettroforetica dovuta ad una sostituzione dell'aminoacido valina con l'acido glutammico nella molecola dell'emoglobina, che conseguentemente diviene instabile e tende a cristallizzare.

VACCINI ANTITUMORALI TERAPEUTICI: una delle strategie innovative per la lotta contro il cancro. Si basa sulla somministrazione di antigeni proteici o peptidici tumore-specifici capaci di indurre nel paziente una risposta immunitaria sia umorale che cellulo-mediata specificamente diretta verso cellule neoplastiche.I primi tentativi effettuati mediante la somministrazione diretta di antigeni tumorali si erano rivelati deludenti dal punto di vista clinico. Uno dei motivi dell'insuccesso era la scarsa immunogenicità indotta dagli antigeni introdotti.
L'impiego dei vaccini, in cui l'antigene è coniugato ad una proteina aumenta la risposta immunogenica in modo specifico, contribuendo ad eliminare le piccole masse di cellule neoplastiche, le cellule tumorali circolanti e le micrometastasi.
Il vaccino antimelanoma è il vaccino antitumorale attualmente in fase sperimentale più avanzata.

TERAPIA GENICA: I primi esperimenti di terapia genica sono stati compiuti su bambini affetti dalla rara malattia denominata SCID (severe combined immunodeficiency disease), causata dalla carenza dell'enzima adenosin-deaminasi (ADA).
I risultati clinici su due pazienti sottoposti a terapia genica nei primi anni '90 negli Stati Uniti sono stati discordanti ma questa prima applicazione ha fornito utili conoscenze per una maggiore diffusione della metodica, in particolare, nelle malattie monogeniche, cioè causate da un difetto di un solo gene.
Attualmente più di 200 studi clinici sono in corso in tutto il mondo ed oltre la metà di questi sono indirizzati al trattamento di forme tumorali: la maggior parte sono in fase clinica 1, con l'obiettivo di valutare la sicurezza della metodica.
Uno dei maggiori problemi nell'applicazione della terapia genica è rappresentato dai vettori che trasportano l'informazione genetica, causa la complessità connessa con il trasferimento, la localizzazione e la persistenza dell'informazione

PROGETTO GENOMA: pochi anni fa partiva, non senza polemiche, il Progetto Genoma (Human Genoma Project) con l'obiettivo di individuare i geni che provocano determinate malattie ereditare per poi studiare le strategie atte a prevenire o a curare le malattie correlate.
La mappatura genetica, cioè la successione di geni e markers cromosomici, è già stata realizzata. Un decisivo contributo al Progetto Genoma Umano è stato dato dall'Istituto Telethon di Genetica e Medicina (TIGEM) [vedi nostro articolo a pagina ...], dove sono stati individuati ben 66 geni, confrontando la mappa genetica umana con quella della Drosophila Melanogaster (il comune moscerino della frutta). Queste scoperte sono state realizzate in tempi ridottissimi rispetto ai 2 - 3 anni richiesti per l'individuazione di un solo gene, con le metodiche tradizionali.

RETINOIDI: sono derivati naturali e sintetici della vitamina A, in grado di modulare il differenziamento e la proliferazione cellulare. Esercitano un'attività antitumorale attraverso l'interazione con specifici recettori. I recettori per i retinoidi sono: recettori nucleari (RAR alfa, beta, gamma e RXR alfa, beta, gamma) e recettori citoplasmatici (CRABP I e II, CRBP I e II).
Uno dei meccanismi d'azione dei retinoidi è l'induzione della trascrizione genica, ed un classico gene di risposta primaria è RAR beta, sul cui studio è centrato un'importante campo di ricerca del nostro Istituto. In alcuni modelli cellulari (es. carcinoma della testa e del collo, carcinoma della cervice, carcinoma polmonare epidermoide) RAR beta gioca un ruolo molto importante, poiché la sua perdita è indice di progressione neoplastica, e la sua induzione dopo un trattamento con retinoidi è predittiva di una risposta clinica; in altri tipi di tumore il ruolo di RAR beta è ancora da chiarire.
Per quanto riguarda il carcinoma mammario, il nostro Gruppo di ricerca ha osservato, in uno studio clinico di fase 1b sul carcinoma mammario localmente avanzato, un'induzione di RAR beta dopo trattamento con acido all-trans retinoico (ATRA) nel 24% delle pazienti, suggerendo in questo modo un'attività biologica di tale farmaco in questo modello.
Tra i diversi retinoidi, nuovi studi sono focalizzati su composti sintetici con una affinità di legame per specifici recettori nucleari; questi retinoidi selettivi sono molto interessanti perchè possono aiutare a chiarire il ruolo di ciascun recettore nel mediare l'efficacia e la tossicità di un trattamento con retinoidi. Riguardo a questo, nel nostro Istituto abbiamo effettuato numerosi studi in vitro su linee cellulari di carcinoma mammario con tale classe di composti, dimostrando la capacità dei retinoidi selettivi per RAR alfa e RAR gamma e RXR alfa di inibire la proliferazione cellulare e indurre morte cellulare programmata (apoptosi) in linee estrogeno-positive.
Un altro importante campo di ricerca è focalizzato su una classe di retinoidi che agiscono non attraverso la trascrizione genica (agonisti), ma attraverso meccanismi diversi (antagonisti); questa seconda classe di composti è particolarmente interessante in quanto studi in vivo hanno dimostrato la loro bassa tossicità. Uno di questi retinoidi antagonisti (Ro41-5253) è stato studiato dal nostro Gruppo su modelli cellulari di carcinoma mammario, dimostrando che anche questo composto è in grado di inibire la proliferazione e di indurre apoptosi nelle linee estrogeno-positive, ponendo in tal modo le basi per ulteriori studi in vitro ed in vivo. Vogliamo sottolineare che questo retinoide è di particolare interesse per la sua nota bassa tossicità, che lo rende un potenziale farmaco per la chemioprevenzione e la terapia dei tumori.

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