Università di Padova

Pecere dr.ssa Teresa, Ph D

ALOE-EMODINA:UNA REALTA’ INNOVATIVA NELLA CURA DEI TUMORI

OH OHO

O

CH2OH

AE

1,8-diidrossi-3-idrossimetil-9,10-antracenedione

AE nelle piante della farmacopea tradizionale

Alcune specie di Aloe

Alcune specie di Rheum

Decotti prescritti come antinfiammatori, lassativi ed epatoprotettori

Gel e succo prescritti come lenitivi delle scottature, lassativi, antibatterici ed immunomodulanti

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

tumore al seno

tumore all’utero

tumore al colon

tumore della prostata

Alcuni tipi di leucemie

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 DNADANNO AL DNA

p53

p21blocco in G1

CORREZIONE

p53 +/-

CLONI MALIGNI

DNA

NECROSI

p53;MAPK;CKII;TNF;APO;……..

Geni bersaglio

CaspasiBax/Bcl-2Bcl-2/Bcl-2

APOPTOSIAPOPTOSIDNA

APOPTOSI

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.

OH OHO

O

CH2OH

AE

1,8-diidrossi-3-idrossimetil-9,10-antracenedione

0

50

100

0,1 1 10 100concentrazione di AE (M)

% d

i so

prav

vive

nza

I MR5

SJ NKP

AF

TC106

TC32

CEM

LOVO 109

MRC5

HeLa

ATTIVITA’ CITOTOSSICA DI AE IN VITRO

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

Attività citotossica in vitro contro linee tumorali dell’ NCI

0

20

40

60

80

100

120

1 10 25 50 100

AE concentration (M)

Col

ony

grow

th (

%)

CB BM NB

Test clonogenico di inibizione della crescita dei precursori ematopoieticici

Le linee tumorali di origine neuroectodermica sono

significativamente più sensibili delle altre

NB 37°C

NB 4°C

HeLa 37°C

NB NaN3

INCORPORAZIONE DI AE

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 induce apoptosi nelle cellule sensibili.

AE viene incorporata selettivamente nei tumori di origine neuroectodermica, probabilmente per la presenza di un recettore specifico;

MA IN VIVO FUNZIONA?

0200400600800

10001200140016001800

0 4 8 12 16 20 24

Time (days)

Mea

n tu

mor

vol

ume

(mm

3 )

5 giorni, 50mg/kg

ATTIVITA’ ANTITUMORALE DI AE CONTRO IL NEUROBLASTOMA (I)

0

200400

600

8001000

1200

14001600

1800

4 8 12 16 20 24

Time (days)

Mea

n tu

mor

vol

ume

(mm

3 )

5 giorni, 50mg/kg

ATTIVITA’ ANTITUMORALE DI AE CONTRO IL NEUROBLASTOMA (II)

0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20 25 30

Time (days)

Mea

n tu

mor

vol

ume

(mm

3)

5 giorni, 50mg/kg

ATTIVITA’ ANTITUMORALE DI AE CONTRO L’ADENOCARCINOMA DEL COLON

FARMACOCINETICA

Time (hrs)

g/

ml

0,01

0,1

1

10

100

0 1 2 3 4

Time (hrs)

g/

g

0,01

0,1

1

10

100

0 1 2 3 4

Time (hrs)

g/

g

0,01

0,1

1

10

100

0 1 2 3 4

Time (hrs)

g/

g

SANGUE TUMORE

CERVELLO FEGATO

Ritardo nella comparsa della massa tumorale

Riduzione della massa tumorale

Assenza di tossicità acuta o cronica

Selettività d’azione anche in vivo

RISULTATI 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 esplica attività antineoplastica in vivo contro il neuroblastoma senza evidenti segni di tossicità acuta o cronica.

AE e’ un agente pro-apoptotico nelle cellule sensibili secondo un “pathway” p53-mediato.

MA AE NON SI SCIOGLIE IN ACQUA

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

AE prodrug

6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 260

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

Antitumor activity of Aloe emodin-lysine i.p. in human neuroblastoma xenografttreatment:(three times a day)x3

Tre

atm

ent

volu

me

(mm3 )

Time (days)

control Aloe emodin-lysine

TVI=46%

8 10 12 14 16 18 20 22 24 260

20

40

60

80

100

120 Change in body weight on SK-N-AS xenograft (Corrected for tumor weight)

Bo

dy

wei

gh

t (%

of

day

s 0)

Time (days)

control Aloe emodin-lysine

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 M Effetto citotossico. Induzione dell’apoptosi p53-mediata.

Pecere, et al., 2000 e 2003

Tumore del fegato 40 M 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 M-40 M 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

Tumore della vescica  25M

Effetto citotossico. Induzione dell’apoptosi p53-mediata ed aumento dell’espressione di FAS.

Lin, et al., 2006

Tumore del polmone 40 M 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 M 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 M Blocco del ciclo cellulare in G2/M; induzione del differenziamento (riduzione attività di ALP) e riduzione della sopravvivenza cellulare con soppressione attività PKC.

Guo, et al., 2007.

Tumore dello stomaco 40 M 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

SVILUPPO DI UN FARMACO PER LA CLINICA:

SAGGI DI TOSSICITA’ E FARMACOCINETICA IN ANIMALI DI GROSSA TAGLIA;

FASI I E II NELL’UOMO.

VALUTAZIONE DELL’EFFICACIA DELLA FORMULAZIONE O DI UNA MOLECOLA PRODRUG PIU’ IDROFILA

INDIVIDUAZIONE DEL RECETTORE

C’è la concreta possibilità che

aloe-emodin

possa essere il prossimo successo contro il cancro.