Università di Roma “La Sapienza” FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE E FISICHE NATURALI Corso di Laurea triennale in Scienze Biologiche Curriculo Biosanitario Elaborato Finale TITOLO Glioblastoma e Cellule Staminali Tumorali: Terapie Anti-Angiogeniche nel Trattamento dei Tumori Cerebrali N° di matricola 1052421 Candidato: Ramona Camilloni Relatore interno: Prof. Emanuele Cacci Anno Accademico 2014 - 2015

GENERALITA’ Il GLIOBLASTOMA Incidenza 15% delle neoplasie intracraniche 7000 casi ogni anno in Italia Età 45-75 anni Sede di insorgenza EMISFERI CEREBRALE Cervelletto Midollo spinale Il GLIOBLASTOMA Trattamento Asportazione chirurgica Chemio e radio Terapie anti- angiogeniche Cause Alterazioni genetiche di p53, pRB, MAP chinasi Presenza di CSCs Aspetto microscopico Anaplasia Eterogeneità cellulare e nucleare Aree altamente vascolarizzate e aree necrotiche Esami diagnostici TAC, RMN,PET Biopsia

GLIOBLASTOMA E CANCER STEM CELLS Le cellule staminali tumorali (o cancer stem cells CSCs) sono una sottopopolazione di cellule tumorali presenti in numerose neoplasie, tra cui il glioblastoma. Hanno origine da mutazioni a carico di cellule staminali adulte, cellule progenitrici e cellule differenziate. Nella fattispecie del glioblastoma, l’ipotesi maggiormente accreditata è che le CSCs derivino da cellule staminali adulte, le neural stem cells (NSCs), ubicate in due aree ben specifiche: la zona subventricolare (SVZ) e la zona subgranulare del giro dentato dell’ippocampo (SGZ). Principali somiglianze tra NCSs e CSCs self-renewal capacità di differenziare in neuroni, astrociti e oligodendrociti espressione di marker di superficie come ad esempio CD133, Nestina e Sox2 capacità di formare neurosfere Principali differenze tra NSCs e CSCs tasso di proliferazione più elevato sia in vivo che in vitro rispetto alle NSCs crescita indipendente dai mitogeni esogeni CAPACITA’ DI GENERARE UNA NUOVA NEOPLASIA istologicamente identica a quella di partenza CAPACITA’ DI RESISTERE ALLE TERAPIE Sheila et al, 2004

GLIOBLASTOMA E CANCER STEM CELLS Le CSCs , così come le NSCs risiedono in un microambiente che ne garantisce la sopravvivenza ed il mantenimento delle loro peculiarità. Tale ambiente è detto NICCHIA. La nicchia più semplice è quella costituita da: cancer stem cells vasi sanguigni Esiste una stretta relazione anatomica e funzionale tra le CSCs e le cellule endoteliali dei vasi sanguigni. Jhaveri et al, 2014 Le CSCs secernono VEGF

ANGIOGENESI TUMORALE L'angiogenesi è “la formazione di nuovi vasi sanguigni attraverso cellule endoteliali in partenza da un letto vascolare pre-esistente” (Josco, 2000). “Un tessuto neoplastico senza un letto vascolare non può crescere oltre il diametro di 1-2 mm” (Folkman 1990). Quando l’equilibrio tra fattori pro-angiogenici e anti-angiogenici viene meno si assiste allo switch angiogenico . L’espressione del VEGF è controllata principalmente dall’ IPOSSIA. La crescita neoplastica genera la migrazione di cellule tumorali a ridosso dei vasi sanguigni che vengono compressi e destabilizzati regressione dei vasi ipossia aumentata secrezione di VEGF. Mitsutoshi Nakada et al

SPERIMENTAZIONE Le terapie anti-angiogeniche nel trattamento del glioblastoma Calabrese e colleghi hanno suggerito che le terapie anti-angiogeniche (BEVACIZUMAB) arrestano la crescita di tumori cerebrali come il medulloblastoma ed i gliomi ( es. glioblastoma) attraverso la distruzione della nicchia vascolare, la cui funzione è critica per il mantenimento della capacità di autorinnovamento delle CSCs. Il Bevacizumab è un anticorpo monoclonale anti-VEGF, la cui azione primaria è quella di inibire l’angiogenesi. Mediterranean School of Oncology A. Nuzzo 2011

SPERIMENTAZIONE I topi immunocompromessi sono stati trapiantati ortotopicamente con 1x10^6 cellule di glioma umano esprimenti il gene reporter Luciferasi (U87Luc). Il trapianto è avvenuto nella corteccia cerebrale con FORMAZIONE DI TUMORI CEREBRALI individuati rapidamente usando bioluminescenza. I topi sono stati trattati sia con l’anticorpo monoclonale Bevacizumab sia con vehicle. La dose somministrata è stata pari a 10 mg/kg. Ad una settimana dalla somministrazione, l’analisi attraverso co-immunofluorescenza ha rivelato la presenza di Nestina e CD34 in quantità variabile a seconda che l’anticorpo fosse stato somministrato o meno. Il trattamento con Bevacizumab genera la diminuzione della densità microvascolare (MVD), del numero di cellule Nestin+ e della capacità di autorinnovamento STUDI IN VIVO Calabrese et al, 2007

SPERIMENTAZIONE STUDI IN VITRO Calabrese et al, 2007 Il SAGGIO DELLE NEUROSFERE è tra i più utilizzati per verificare la staminalità cellulare. Le Neurosfere sono raggruppamenti di cellule staminali che rimangono in sospensione nel mezzo di coltura. www.scienzattiva.eu

SPERIMENTAZIONE Le terapie anti-angiogeniche nel trattamento del glioblastoma: L’ALTRA FACCIA DELLA MEDAGLIA. TRATTAMENTO ANTI-ANGIOGENICO RIDUZIONE VASCOLATURA INSORGENZA AREE IPOSSICHE RIDUZIONE dell’ efficacia di CHEMIOTERAPIA Le cellule tumorali private di ossigeno e nutrienti entrano in stato di quiescenza e non sono bersagliabili attraverso chemioterapia; la diminuzione di vasi sanguigni rende il tumore meno accessibile ai farmaci. RIDUZIONE DELLA RADIOTERAPIA L’assenza di ossigeno impedisce la formazione di radicali liberi dell’ossigeno come sottoprodotto della radioterapia che normalmente indurrebbero danni al DNA delle cellule tumorali. FORMAZIONE DI NUOVE AREE IPOSSICHE Coinvolgimento di FATTORI INDUCIBILI DA IPOSSIA (HIF) In condizioni di NORMOSSIA la proteine di von Hippel Lindau (VHL) si lega a HIF-1α determinandone ubiquitinazione e distruzione In condizioni di IPOSSIA la proteina von Hippel Lindau non riconosce HIF-1α che sfugge alla degradazione accumulo nel citoplasma traslocazione nel nucleo attivazione della trascrizione di geni target come VEGF L’ambiente ipossico sembra essere un ambiente ottimale nel quale le cellule staminali tumorali. --

CONCLUSIONI Le terapie anti-angiogeniche sono senza dubbio una frontiera promettente nel campo oncologico. I nuovi studi sono rivolti non solo al perfezionamento delle stesse ma anche allo studio delle mutazioni che portano all’insorgenza del fenotipo staminale tumorale.