Da farmaco sperimentale nuove speranze per la battaglia contro il melanoma: colpite specifiche mutazioni nel gene BRAF

Il melanoma è un tumore maligno che si sviluppa dai melanociti, le cellule della pelle che producono la melanina. Tra tutti i tipi di cancro, è uno dei più terribili: esistono pochissime cure, e negli stadi più avanzati il tasso di mortalità è elevatissimo. Logico quindi che abbia destato grande entusiasmo lo studio pubblicato sul New England Journal of Medicine, il quale fa pensare che le sorti della battaglia contro il melanoma potrebbero presto volgere a favore dei pazienti, o perlomeno dei pazienti che hanno specifiche mutazioni nel gene BRAF.

Il gene BRAF codifica per una proteina coinvolta nella trasmissione dei segnali che dicono alla cellula quando riprodursi; se mutato, entra in uno stato di attivazione continua che porta alla lunga allo sviluppo del tumore. Gli studiosi hanno però scoperto che un nuovo farmaco sperimentale, chiamato PLX4032, può inibire BRAF e uccidere le cellule tumorali con una efficacia straordinaria. Su 48 pazienti portatori della mutazione, ben 37 hanno fatto registrare una regressione del tumore, e per tre di loro il melanoma era completamente sparito.

E’ una statistica confortante, soprattutto se si considera che i farmaci attualmente disponibili funzionano solo nel 10-20% dei pazienti. Non preoccupa nemmeno più di tanto il fatto che il 30% dei pazienti a cui è stato somministrato il PLX4032 per più tempo abbiano sviluppato, come effetto collaterale, un carcinoma squamoso: si tratta di un tumore che generalmente non si diffonde e che può essere curato senza troppi problemi. L’aspetto negativo riguarda semmai la resistenza al farmaco che si sviluppa col trascorrere dei mesi, ma gli scienziati sono fiduciosi e pensano di risolvere anche questo problema: la soluzione potrebbe essere utilizzare più farmaci insieme, farmaci che andrebbero a colpire ognuno una mutazione diversa del DNA.

Quando il PLX4032 arriverà sul mercato (ci sta lavorando la Roche), a trarne beneficio potrebbero essere non solo i malati di melanoma, ma anche i pazienti che soffrono tipologie diverse di cancro: le mutazioni nel gene BRAF si trovano infatti nel 7-8% dei tumori, e tutti questi potrebbero essere curati dalla stessa molecola. A quanto pare, nel futuro della terapia oncologica non ci saranno più farmaci indirizzati a un particolare tessuto, ma piuttosto mirati su una specifica mutazione del DNA. La medicina personalizzata, adattata sulle caratteristiche del nostro genoma, è un sogno che la ricerca sta coltivando da alcuni anni ormai: che questo sogno stia finalmente diventando realtà?

Flaherty KD et al. “Inhibition of Mutated, Activated BRAF in Metastatic Melanoma” New England Journal of Medicine 2010, 330:809-819

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Tumore alla prostata e geni nel deserto

Il genoma umano è costituito per il 2% da geni codificanti proteine, mentre il restante 98% contiene altri componenti meno studiati come pseudogeni e piccoli RNA, oppure non viene mai neppure trascritto. Con così tanto DNA non codificante è facile immaginare come sui nostri cromosomi esistano delle vastissime aree completamente prive di geni, dei veri e propri “deserti genici”, come li chiamano gli esperti. Qual è la funzione di questi lunghissimi tratti di DNA apparentemente senza alcuna utilità? L’opinione più diffusa è che qui si trovino regioni regolative, porzioni di genoma cioè che possono influire sull’espressione dei geni, controllando così la quantità di proteine che vengono prodotte.

Si dà il caso che all’interno di uno di questi deserti genici si trovi un gene tristemente famoso nell’ambito della ricerca oncologica, il gene MYC: si tratta di un proto-oncogene, ossia un gene che può partecipare allo sviluppo del cancro quando sovraespresso oppure mutato. A monte di MYC c’è un tratto di DNA non codificante lunghissimo, più di 400mila paia di basi, e studi di associazione realizzati in passato hanno evidenziato come proprio quest’area sia statisticamente associata all’insorgere del tumore alla prostata. Cosa contiene di così importante questa zona misteriosa del cromosoma 8?

Alcuni ricercatori dell’Università di Chicago guidati da Marcelo Nobrega hanno cercato di rispondere a questa domanda. L’ipotesi da cui sono partiti è che da qualche parte in questo deserto genico si trovi un enhancer, cioè un elemento di DNA capace di aumentare notevolmente l’espressione di geni anche molto lontani. Per localizzarlo, gli autori del lavoro pubblicato ieri su Genome Research hanno suddiviso la zona antistante MYC in tre blocchi parzialmente sovrapposti e hanno inserito in un certo numero di topi uno dei tre frammenti. Per monitorare l’attività di queste sequenze ignote hanno utilizzato il gene reporter LacZ, posizionato subito dopo il blocco di DNA non codificante.

Osservando i tessuti in cui LacZ era espresso, i ricercatori hanno notato che due delle tre sequenze testate avevano in effetti la capacità di stimolarne l’espressione proprio nella prostata, e hanno quindi ipotizzato che l’enhancer da essi cercato si trovasse esattamente nella parte di DNA sovrapposta tra i due blocchi. Ma ora ecco il colpo di scena: lì, in quella sequenza di 59mila paia di basi, si trova uno SNP (rs6983267) considerato come uno dei poliformismi associati al più alto rischio di insorgenza del tumore della prostata. La tentazione di verificare in vivo quale potesse essere l’effetto di questa variazione puntiforme sull’attività dell’enhancer era troppo forte. Ebbene, il risultato di questo secondo esperimento è stato proprio quello che ci si aspettava: avere in quella posizione una G anziché una A aumenta terribilmente l’espressione del gene reporter nella prostata.

Questo bellissimo lavoro ha permesso di verificare in vivo, a livello molecolare, quello che succede realmente in una cellula quando si ha una variante genica “rischiosa”. Gli autori invitano la comunità scientifica a seguire un approccio simile al loro per caratterizzare le varianti che emergono dai GWAS, soprattutto perchè molto spesso esse si trovano proprio in aree del genoma non codificanti.

Wasserman NF et al. “An 8q24 gene desert variant associated with prostate cancer risk confers differential in vivo activity to a MYC enhancer” Genome Research, published online 13 July 2010

Pseudogeni nuova arma contro i tumori? La scoperta di uno scienziato italiano

In occasione del decennale del sequenziamento del genoma umano, alcuni commentatori avevano criticato aspramente i risultati ottenuti a distanza di dieci anni da quello storico giorno. Ergendosi a difesa del lavoro svolto, alcuni ricercatori hanno utilizzato il termine “complessità”: se le aspettative del 2000 sono state deluse è soprattutto perché la biologia del nostro organismo si è rivelata molto più complicata di quanto ci si poteva aspettare. Benché possa suonare come una giustificazione, questa è in ultima analisi la realtà dei fatti, e la scoperta sugli pseudogeni pubblicata sull’ultimo numero di Nature ne è una chiarissima dimostrazione.

Nel genoma umano esistono infatti tantissimi elementi oltre ai famosi 20mila geni, elementi che la comunità scientifica ha a lungo trascurato, ma che potrebbero svolgere importanti funzioni all’interno delle nostre cellule, come dimostra lo studio pubblicato dal gruppo dello scienziato italiano Pier Paolo Pandolfi. Gli pseudogeni sono uno di questi elementi misteriosi, facenti parte del famoso DNA spazzatura dai più ingiustamente trascurato e disprezzato. Sono molto simili ai geni, ma al contrario di questi ultimi non possono essere convertiti in proteine funzionanti: producono ad esempio proteine tronche o costituite da aminoacidi sbagliati. La ricerca realizzata da Pandolfi ha permesso di confermare quanto era già stato sospettato negli ultimi anni: gli pseudogeni svolgono una funzione regolativa all’interno delle cellule, influiscono cioè sull’espressione dei geni funzionali, quelli capaci di essere tradotti in proteine attive.

Pandolfi è un genetista di Harvard che da anni studia i tumori e si è quindi concentrato su un gene noto per essere coinvolto nella formazione del cancro, il gene PTEN. Nel genoma umano esiste uno pseudogene molto simile a PTEN, chiamato PTENP1, che apparentemente non svolge alcun compito nella cellula, non potendo produrre una proteina funzionale. Ebbene, il ricercatore italiano ha scoperto che quando l’espressione di PTENP1 aumenta, anche la produzione della proteina PTEN aumenta. Quindi è chiaro che una funzione questo pseudogene ce l’ha, eccome.

Ma cosa fa esattamente? Beh qui bisogna chiamare in causa un’altra molecola importante nella regolazione genica, i microRNA: legandosi agli RNA messaggeri (che fungono da intermediari tra i geni e i macchinari biologici che producono le proteine), essi sono in grado di bloccare la sintesi di queste ultime. PTEN è “vittima” di diversi microRNA, la cui azione inibitoria può far scendere la concentrazione della proteina corrispondente sotto il livello di guardia, fino a trasformare una cellula sana in una tumorale. Lo pseudogene PTENP1 viene trascritto in un RNA messaggero che è molto simile a quello di PTEN, tanto che i microRNA lo riconoscono come se fosse il loro vero target e vanno a legarsi ad esso anziché a PTEN. Agendo quindi da esca, PTENP1 permette al messaggero di PTEN di agire indisturbato.

Dunque le proteine non sono gli unici protagonisti delle nostre cellule: ci sono una marea di semplici RNA che, agendo in modo concertato, riescono ad influire pesantemente sui processi biologici trasformando addirittura una cellula sana in una cellula tumorale. E tutto questo senza che vengano tradotti in proteine! Lo pseudogene PTENP1 non è affatto inutile come si pensava, dal momento che è capace di impedire l’insorgenza di un tumore. E chissà quanti altri pseudogeni, sparsi nel cosiddetto DNA spazzatura, possono svolgere funzioni altrettanto importanti. Un bel casino eh? Ecco, questa è quella che i ricercatori chiamano “complessità”.

Poliseno L et al. “A coding-independent function of gene and pseudogene mRNAs regulates tumour biology” Nature 2010, 465: 1033-1038

Genomica made in China, il BGI cercherà il gene dell’intelligenza

A gennaio di quest’anno, il BGI ha annunciato l’acquisto di 128 sequenziatori HiSeq 2000 della Illumina. Sono macchine potentissime, in grado di generare ogni giorno qualcosa come 25 miliardi di basi di sequenze di DNA: entreranno in funzione progressivamente nell’arco di quest’anno, e quando saranno tutte a pieno regime questo istituto cinese avrà una capacità di sequenziamento maggiore di quella degli interi Stati Uniti.

L’acquisizione di questo mostruoso arsenale è arrivata dopo anni di continua crescita da parte del centro di ricerca sito a Shenzhen, nella Cina meridionale. Nel 1999, quando ancora si chiamava Bejing Genomics Institute, partecipò al sequenziamento del genoma umano, permettendo alla Cina di diventare l’unico Paese in via di sviluppo a contribuire al progetto. Da allora è stato un continuo crescendo, con importanti partecipazioni in ambito internazionale e il sequenziamento delle più disparate specie viventi: riso, soia, panda e baco da seta sono solo i principali genomi pubblicati negli ultimi anni. In futuro la produzione non potrà che aumentare ancora, considerato anche il fatto che i 128 sequenziatori Illumina sono solo i primi di una lunga serie, a quanto si legge sul sito dell’Economist.

Il BGI si appresta quindi a diventare nei prossimi anni l’istituto leader nel sequenziamento di nuove specie e nel risequenziamento di quelle con genoma già noto. Tanto per cominciare, sequenzierà 200 genomi umani di diverse etnie nell’ambito del progetto internazionale dei 1000 genomi. Poi, si occuperà di studiare i pattern delle mutazioni che si sviluppano nella progressione dei tumori: non si limiterà quindi a confrontare tessuti sani e tessuti tumorali, ma seguirà l’insorgenza e lo sviluppo del cancro in modo dinamico, mutazione dopo mutazione. In questo modo, sarà possibile individuare trattamenti appositi per quelle persone dove i tumori non sono ancora maligni. Addirittura, la straordinaria capacità di sequenziamento del BGI potrebbe consentire loro, in futuro, di studiare come il DNA muta nel corso del tempo all’interno di un organismo sano, e contribuire così allo studio dei processi di invecchiamento. Purtroppo, nei piani dell’istituto cinese ci sono anche ricerche che faranno sicuramente discutere. Il BGI è infatti intenzionato a studiare il DNA alla ricerca delle varianti geniche che possano essere associate all’intelligenza umana. Verranno esaminati 2000 geni codificanti per proteine in altrettanti bambini cinesi in età scolare, al fine di mettere in relazione le sequenze nucleotidiche trovate con i loro risultati scolastici.

Personalmente, faccio abbastanza fatica a trovare l’utilità di una ricerca del genere, che anzi mi sembra piuttosto pericolosa per via delle possibili implicazioni che potrebbe avere. Ma anche volendo dare una chance a questa indagine, perchè analizzare proprio quei 2000 geni? E perchè utilizzare come metro dell’intelligenza i risultati scolastici e non, ad esempio, il quoziente intellettivo? Non so che tipo di test facciano gli studenti delle scuole cinesi, ma se ad esempio si utilizzassero dei quiz a risposta multipla, a essere premiati non sarebbero solo i bambini intelligenti, ma anche quelli dotati di buona memoria. Definire l’intelligenza è arduo: persino il sopra citato QI è stato oggetto di discussione in passato. Mi chiedo quindi quale senso abbia fare uno studio di associazione in questo modo: si otterranno dei risultati senza basi solide e che però, allo stesso tempo, potranno essere utilizzati per fare assurde discriminazioni. Non dimentichiamo che esistono varianti genetiche legate all’etnia: non c’è il rischio che qualcuno, a un certo punto, possa dichiarare ad esempio che i francesi siano più stupidi dei messicani? La tecnologia è indispensabile, ma per ottenere risultati scientifici di qualità servono anche dei buoni disegni sperimentali, oltre a un po’ di lungimiranza per prevedere l’effetto che avranno quei risultati sulla società. Su un articolo di Nature di marzo si legge che i bioinformatici che lavorano al BGI sono dei ventenni appassionati di computer con poche nozioni di biologia; mi auguro che tra coloro che annunceranno al mondo il gene dell’intelligenza ci siano anche ricercatori un po’ più competenti.

Medicina personalizzata per i malati di cancro

Sulle pagine del Times Online è apparsa la notizia che il Cancer Research UK, la principale fondazione che sostiene la ricerca oncologica nel Regno Unito, inizierà questo autunno un progetto pilota che permetterà di valutare costi e benefici dell’utilizzo della medicina personalizzata nella cura dei tumori. I ricercatori dell’ente sono convinti che questa nuova disciplina, nata grazie al grande sviluppo della genomica negli ultimi anni, diventerà una prassi di routine negli ospedali inglesi nel giro di pochi anni. Oltre a notevoli benefici per i pazienti, infatti, sarà possibile ottenere una riduzione dei costi sostenuti dall’NHS, il sistema sanitario nazionale: ogni anno vengono infatti sprecate quantità ingenti di denaro in terapie che poi si rivelano inefficaci.

Il motivo per cui certe cure non funzionano sempre potrebbe infatti risiedere nel corredo genetico del singolo paziente: l’obiettivo della medicina personalizzata è proprio quello di rendere utili queste preziose informazioni contenute nel nostro DNA, suggerendo al medico il farmaco più efficace per il nostro specifico profilo genetico. Un esempio pratico? Il cancro ai polmoni può avvantaggiarsi di mutazioni nel gene EGFR o nel gene BRAF. Nel primo caso, le mutazioni vanno ad aumentare in modo spropositato la produzione di un recettore il cui compito è quello di invitare la cellula a moltiplicarsi: per curare tumori di questo tipo potrebbe essere efficace utilizzare l’erlotinib, un inibitore di questo recettore. Nel secondo caso, invece, sarebbe più opportuno usare un farmaco sperimentale (PLX4032) che va a colpire in modo specifico le cellule con le mutazioni dannose.

Test genetici che mirino a rivelare precise varianti nel DNA vengono già eseguiti nella cura dei tumori, ma non c’è al momento una prassi consolidata e uniformemente diffusa nei centri ospedalieri. Non è insomma una metodica di routine. Il Cancer Research UK, invece, applicherà questi test in modo sistematico, a circa 6000 pazienti ogni anno, e se l’esperimento avrà successo non c’è ragione per cui il sistema sanitario inglese non debba introdurre queste applicazioni d’avanguardia in tutti i centri di cura del Regno Unito.