RICERCA ITALIANA     

PROGRESSIONE DA MGUS A MIELOMA MULTIPLO: PATOGENESI MOLECOLARE, IDENTIFICAZIONE DI POTENZIALI MARCATORI PROGNOSTICI E SVILUPPO PRECLINICO DI RAZIONALI APPROCCI CHEMIOPREVENTIVI

Università degli Studi di Torino

Abstract

La gammopatia monoclonale di significato incerto (MGUS) è una frequente condizione pre-maligna asintomatica conosciuta ormai da alcuni decenni. La sua prevalenza nella popolazione anziana sana è del 3%, mentre il rischio di evoluzione nella sua controparte maligna ovvero il mieloma multiplo è pari all'1%. Nonostante i recenti progressi nella comprensione della patogenesi molecolare delle discrasie plasmacellulari (PCD), la progressione da MGUS a MM rimane uno degli aspetti più oscuri della mielomagenesi. Questo progetto prenderà in cosiderazione questa tematica in modo esaustivo, attraverso l’impegno coordinato di cinque unità di ricerca dotate di considerevole esperienza nel campo della biologia e della clinica delle PCD. Questo progetto studierà tutti i più importanti aspetti che potrebbero essere coinvolti in questo processo. Verrà effettuata un’ampia caratterizzazione dei difetti genetici strutturali mediante array-CGH, uno studio mediate “gene profiling” delle plasmacellule clonali e delle popolazioni microambientali ed uno screening proteomico della disregolazione dei biomarcatori sierici. Inoltre, verrà indagato il ruolo dei mecanismi pro-apoptotici ed anti-apoptotici e quello del microambiente midollare (con particolare attenzione alle cellule coinvolte nel metabolismo osseo). Un notevole impegno verrà dedicato agli aspetti traslazionali della ricerca, concentrandosi, non solo sulla comprensione dei meccanismi biologici, ma anche sull’identificazione di validi marcatori prognostici e sull’analisi pre-clinica di possibili strategie di intervento terapeutico. Nell’ambito dello sviluppo di marcatori prognostici sarà importantissimo riuscire ad utilizzare l’informazione ottenuta con approcci “high throughput” per sviluppare metodiche laboratoristiche semplici, affidabili ed economiche. Il possibile intervento farmacologico nella MGUS è sicuramente in fase maggiormente preliminare. Tuttavia il rapido sviluppo di nuovi agenti non-chemioterapici attivi nelle PCD e la diponibilità di potenti strumenti biologici che potranno identificare con facilità i pazienti ad alto rischio, rendono l’ipotesi di un possibile intervento chemiopreventivo, per lo meno in una frazione di soggetti con MGUS, un’ipotesi tutt’altro che futuristica. In conclusione, questo progetto permetterà di stabilire una forte base biologica e pre-clinica per futuri studi interventistici nella MGUS, facendo sì che questa diagnosi possa diventare una valida opportunità per mettere in atto strategie volte a ridurre l’incidenza e l’impatto clinico delle forme più gravi di PCD. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Mario Boccadoro Università degli Studi di TORINO

Obiettivo del Programma di Ricerca

Questo progetto analizzerà approfonditamente il tema della progressione da MGUS a MM. Come sarà precisato nelle sezioni seguenti, i meccanismi biologici alla base di questa evoluzione non sono stati ancora chiariti(1). Il progetto coinvolge 5 Unità appartenenti ad istituzioni che vantano una notevole esperienza nell’ambito del MM, sia per quanto riguarda gli aspetti biologici sia per quelli clinici. L’integrazione di tutte le unità consentirà di indagare la maggior parte degli aspetti biologici che potrebbero rivelarsi determinanti nella progressione da MGUS a MM. L’obiettivo principale del progetto è fornire una forte base biologica e pre-clinica per lo sviluppo di futuri approcci chemio-preventivi nella MGUS. La prospettiva generale è quella di modificare radicalmernte l'approccio rivolto a questa frequente condizione pre-maligna: attualmente la MGUS è una condizione frustrante sia per il paziente che per il medico curante, poiché non sono disponibili opzioni terapeutiche per limitare il rischio di evoluzione verso una patologia debilitante e a prognosi rapidamente infausta(1). Questo progetto potrebbe evidenziare nuove prospettive grazie alle quali la diagnosi di MGUS potrebbe diventare un'utile opportunità per ridurre l'incidenza delle discrasie plasmacellulari aggressive.

Per queste motivazioni il progetto approfondirà tre aspetti fondamentali della progressione da MGUS a MM:
a)comprendere i meccanismi biologici (UnitàI,II,III,IV)
b)identificare possibili marcatori prognostici (Unità I,IV)
c)sviluppare, mediante studi preclinici, razionali terapie chemiopreventive (Unità III, V).

Questi obiettivi generali saranno sviluppati in modo coordinato nell'ambito di sei linee di ricerca che prenderanno in considerazione i principali aspetti biologici coinvolti nella progressione da MGUS a MM. Le sei linee di ricerca sono elencate in questa sezione, ma saranno descritte nel dettaglio nella sezione "Descrizione del Programma di Ricerca":

1) L’identificazione delle lesioni geniche associate alla progressione da MGUS a MM, con particolare attenzione alla perdita o acquisizione di materiale genico. Fino ad ora queste lesioni sono state studiate in misura minore rispetto ad altre, come, ad esempio, le traslocazioni bilanciate. (Unità I, Prof.Mario Boccadoro MD)

2) La valutazione della deregolazione del trascrittoma tramite un’ampia analisi di gene expression profiling (GEP). Questa linea di ricerca potrebbe avere importanti implicazioni biologiche. Gli studi di GEP sinora condotti non hanno messo in evidenza differenze critiche tra MGUS e MM(2-3). E' pertanto necessaria una caratterizzazione più ampia ed approfondita dei geni espressi in modo differenziale tra MGUS e MM per definire con sicurezza quali differenze di espressione genica siano alla base del diverso comportamento tra queste due condizioni (Unità IV, Prof. Giorgio Lambertenghi Deliliers MD).

3) L’analisi dei meccanismi con cui le plasmacellule maligne inibiscono la differenziazione osteoblastica e impediscono la formazione ossea. La presenza di lesioni ossee è la caratteristica che meglio differenzia il MM dalla MGUS(4-5). l’Unità II si focalizzerà sul coinvolgimento dei "pathway" di Runx2/CBFA1 e di Wnt nella inibizione della sintesi indotta dal MM. Particolare attenzione verrà posta nello studio di un loro possibile ruolo nella patogenesi della progressione da MGUS a MM e nello sviluppo di lesioni ossee nei pazienti affetti da MM. (Unità II, Nicola Giuliani, MD)

4) L’identificazione di un’eventuale deregolazione dei biomarcatori sierici grazie a metodi “high-throughput” di analisi proteomica. Questo studio consentirà di chiarire quali siano i meccanismi del microambiente maggiormente coinvolti nella progressione da MGUS a MM. Inoltre, l’utilizzo di un materiale biologico di facile reperibilità come il siero permetterà una rapida applicazione in campo clinico dell’analisi di biomarcatori che risultassero prognosticamente rilevanti. (Unità I, Mario Boccadoro, MD)

5) lo studio del segnale apoptotico nel MM e nella MGUS e la valutazione preclinica dell'efficacia di piccole molecole ad azione inibitoria sui "pathway" antiapoptotici di ERK, di AKT, e di Bcl-2/Bcl-XL, al fine di verificare nuove possibilità terapeutiche nel MM e nella MGUS (Unità III, Agostino Tafuri MD).

6) Valutare le caratteristiche biologiche e l’andamento clinico dei pazienti affetti da MM conclamato insorto dopo una fase di MGUS documentata (post MGUS MM). Si utilizzerà il GEP per verificare se il MM insorto dopo una fase di MGUS si caratterizzi per degli specifici profili di espressione genica, . Inoltre, sarà valutata la risposta di questi pazienti a farmaci non chemioterapici nel contesto di un trial clinico molto innovativo, in cui verra' utilizzata un'associazione di Talidomide e Bortezomib.
I dati ottenuti sui pazienti con MM post-MGUS saranno estremamente utili per definire il potenziale valore terapeutico dei farmaci non chemioterapici anche per quanto riguarda i pazienti in fase pre-maligna, che attualmente non sono candidabili ad alcuna terapia specifica. (Unità V, Lucia Catani MD)

Le cinque Unità coinvolte in questo progetto valuteranno, mediante uno studio coordinato, i meccanismi biologici delle discrasie plasmacellulari con lo specifico intento di definire quali siano i "pathway" maggiormente coinvolti nell’evoluzione da MGUS a MM. Il gruppo di lavoro dispone di campioni biologici ottenuti da un’ampia coorte di pazienti con MGUS e con MM e di informazioni clinico-anamnestiche dettagliate per la maggior parte dei pazienti. Ciò permetterà un’agevole correlazione tra caratteristiche biologiche e andamento clinico. Gli obiettivi finali di questo progetto saranno quindi i seguenti: 1) Definire la patogenesi della progressione da MGUS a MM; 2) Identificare un sottogruppo di pazienti affetti da MGUS ad alto rischio di sviluppare MM in un periodo compreso tra due e cinque anni; 3) Identificare solidi presupposti preclinici per programmare futuri trial clinici chemio preventivi per i pazienti affetti da MGUS ad alto rischio evolutivo. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

I maggiori successi nella terapia delle neoplasie maligne sono stati ottenuti in fase precoce. Questo concetto si applica non solo ai tumori solidi, dove, un intervento chirurgico precoce è cruciale,per il controllo della malattia ma anche in campo ematologico. In questo contesto è paradigmatico l’esempio della leucemia mieloide cronica per la quale, nell’ultimo decennio, sono state sviluppate numerose ed innovative strategie terapeutiche, quali il trapianto allogenico di cellule staminali e, più recentemente,l’imatinib. Entrambe queste misure sono decisamente efficaci nella fase cronica iniziale, in misura minore nella fase cronica tardiva o fase accelerata, e quasi inefficaci nella fase blastica(6-8).

Alla base della perdita di efficacia della maggior parte dei trattamenti tipica delle fasi più avanzate del tumore, vi sono processi biologici complessi non del tutto chiariti. E' stato ipotizzato il ruolo di svariati processi clinico-biologici come l’incremento della massa tumorale, l’insorgenza di ulteriori mutazioni dovute all’elevata instabilità genetica, l’instaurarsi di meccanismi di crescita ridondanti, la perdita del controllo immunologico, ecc(9-10). Nonostante non sia a tutt’oggi chiaro l’impatto di ciascuno di questi elementi (potrebbe essere variabile a seconda del tumore considerato), molti dati indicano che la terapia nelle fasi pre-maligne di malattia sia l’approccio più efficace nelle neoplasie umane. Tale strategia dovrebbe pertanto essere applicata ovunque possibile. Tuttavia un approccio terapeutico alle condizioni pre-maligne richiede, per essere efficace, tre condizioni:
1) che la fase pre-maligna sia facilmente diagnosticabile
2) che i pazienti ad alto rischio di progressione verso la fase conclamata siano facilmente identificabili
3) che esistano farmaci efficaci e gravati da scarsa tossicità(11).

Le discrasie plasmacellulari sono l’esempio paradigmatico in cui si osserva l’evoluzione da una fase benigna asintomatica ad una rapidamente fatale. Infatti l’esistenza di una condizione asintomatica pre-maligna molto comune, definita come “ gammopatia monoclonale di incerto significato” (MGUS) e’ nota da alcuni decenni(12). Essa è caratterizzata da un basso, ma ben definito, rischio di evolvere in mieloma multiplo (MM), che ne rappresenta la controparte maligna. La MGUS è una condizione asintomatica estremamente comune, diagnosticata tramite esami ematici di routine. La prevalenza della MGUS è maggiore del 3% nei soggetti anziani sani ma l’evoluzione in MM è un evento raro(13). Questo rischio è approssimativamente dell’ 1% annuo. Alla luce di queste caratteristiche, la MGUS è stata sempre considerata un cattivo bersaglio per la chemioprevenzione, nonostante sia facilmente diagnosticabile. Infatti il suo basso rischio di progressione e la mancanza di terapie efficaci ma poco tossiche hanno sempre limitato i tentativi volti a prevenirne l’evoluzione in MM(14-15).

Negli ultimi cinque anni sono stati effettuati notevoli progressi nella comprensione della patogenesi molecolare del MM: il più rilevante è probabilmente la scoperta della notevole eterogeneità genetica della patologia. In effetti, nel MM uno stesso fenotipo clinico può derivare da alterazioni geniche totalmente differenti. Sulla base di questa acquisizione, sono stati identificati cinque differenti sottogruppi di MM, distinti in base alla presenza di specifiche traslocazioni bilanciate e all’espressione di diverse cicline D. E’ stata pertanto proposta una nuova classificazione del MM basata sulla presenza di traslocazioni coinvolgenti i geni delle IgH e sulla deregolazione dei geni della ciclina D, nota come classificazione TC (T= pattern di traslocazioni, C= espressione della ciclina D)(2;15-16). Questa classificazione distingue il MM in cinque gruppi potenzialmente associati ad un diverso andamento clinico: TC1, caratterizzato dalla t(11;14) o t(6;14) con la conseguente overespressione della CCND1 o CCND3; TC2, in cui si evidenziano modici livelli di CCND1 in assenza di traslocazioni primarie delle IgH; TC3, che include MM non classificabili in altri gruppi, la maggior parte dei quali esprime CCND2; TC4, in cui è riconoscibile un alto livello di CCND2 e la presenza di t(4;14); TC5, in cui vi è il maggior livello di CCND2 in associazione sia con t(14;16) sia con t(14;20)(2;15). Le premesse biologiche della classificazione TC sono state confermate dalla caratterizzazione di campioni di MM mediante "gene espression profiling" (GEP)(2-3).

Purtroppo la classificazione TC non è di molto aiuto nel risolvere i quesiti relativi alla progressione da MGUS a MM. In particolare quasi tutte le alterazioni geniche individuate nel MM sono presenti anche nelle MGUS(17). Questo suggerisce che tutti i percorsi mielomagenetici diano luogo dapprima una condizione premaligna e solo in un secondo tempo evolvano in MM conclamato. Anche studi con GEP indicano come, dal punto di vista del pattern della deregolazione genica, vi siano più similitudini che differenze tra MGUS e MM, nonostante un andamento clinico totalmente differente(2-3;18-19).

Questo indica che sono necessarie ulteriori lesioni geniche o stimoli dal microambiente per esprimere totalmente il fenotipo maligno, anche in presenza di traslocazioni come la t(4;14), che dà origine a MM particolarmente aggressivi. La progressione potrebbe dipendere dall’insorgenza di nuove lesioni geniche (nel MM soprattutto di acquisizione o perdita di materiale genico)(20), da alterazioni del microambiente o da una combinazione di questi fattori. Tuttavia, non è ancora noto se il MM post-MGUS e il MM de novo siano o meno due entità cliniche distinte e, come esposto nel progetto, il chiarimento di questo aspetto è uno degli obiettivi dell’Unità V. Si potrebbe ipotizzare che nel MM post-MGUS insorgano nuove lesioni geniche dopo una lunga storia di “patologia clonale”, al contrario del MM de novo potrebbero intervenire eventi patogenetici differenti durante le fasi precoci della mielomagenesi, determinando lo sviluppo diretto del MM conclamato senza una precedente fase premaligna.

In base a queste premesse, risulta evidente che i meccanismi alla base dell’ evoluzione da MGUS a MM costituiscano a tutt'oggi una delle fasi meno chiare della mielomagenesi.

La scarsa comprensione di questa fase è parallela alla modesta conoscenza dei fattori che potrebbero predire il rischio di evoluzione della MGUS. Purtroppo i parametri clinici come l’età, il sesso, l’isotipo e la quantità della componente monoclonale, il livello delle immunoglobuline policlonali, l’infiltrazione midollare di PC,non sono in grado di evidenziare gruppi prognostici ben definiti (nonostante alcuni di questi, in particolare l’isotipo IgA, siano prognosticamente rilevanti)(21-22).
Nonostante le nostre conoscenze sull’evoluzione da MGUS a MM siano limitate, è verosimile che l'utilizzo di strategie conoscitive moderne ed efficaci possa accrescere notevolmente le nostre conoscenze come già avvenuto in altre patologie. In particolare l'utilizzo di approcci “high throughput" per l'analisi genomica, trascrittomica e proteomica può essere utile non solo per una comprensione biologica, ma anche per lo sviluppo di modelli prognostici e per la definizione di possibili strategie terapeutiche(23-24).

Negli ultimi anni gli approcci terapeutici diretti contro il MM sono decisamente cambiati(25-26). A quelli tradizionali basati su farmaci citostatici sono stati affiancati nuovi agenti non chemioterapici come la talidomide o il bortezomib. Entrambi sono efficaci nel MM tramite meccanismi differenti da quelli tipici dei citostatici.
La talidomide è caratterizzata da molteplici meccanismi d’azione, come l’inibizione della crescita delle plasmacellule (PC) ma, soprattutto,l’influenza sull’attività delle cellule stromali, che sono coinvolte nella patogenesi e nella progressione della patologia(27-28). Il Bortezomib esplica la sua azione attraverso l’inibizione reversibile del proteasoma, una proteasi multicatalitica che degrada fisiologicamente l’80% delle proteine intracellulari poliubiquinate. La variazione dei livelli intracellulari di proteine che regolano i segnali di trasduzione e il ciclo cellulare, determina un blocco della crescita e l’apoptosi. In particolare Bortezomib blocca la degradazione di IkB che inibisce l’attivazione e la traslocazione al nucleo di NFkB, un fattore trascrizionale che promuove la sintesi di citochine e di proteine anti-apoptotiche, e l’espressione di molecole d’adesione(29).

Inoltre sono attualmente oggetto di studi preclinici molte nuove molecole catatterizzate da notevole efficacia e modica tossicità che, a breve, potrebbero entrare in studi clinici. Particolarmente promettenti sembrerebbero gli inibitori della trasduzione del segnale, in particolare quelli che interferiscono con i processi antiapoptotici (PD0325901, Temsirolimus/Rapamicina,ABT-737, etc). Questi potrebbero essere particolarmente efficaci nelle discrasie plasmacellulari, caratterizzate da resistenza a farmaci citostatici, verosimilmente proprio a causa di una massiva disregolazione dei meccanismi apoptotici(30-33).

I risultati preclinici e clinici ottenuti nel MM grazie ai nuovi farmaci suggeriscono che sia necessario un cambiamento di prospettiva nel valutare la progressione da MGUS a MM. In passato, la mancanza di validi strumenti nella ricerca biologica, il basso rischio di evoluzione e l'assenza di farmaci non tossici hanno limitato i tentativi di chemioprevenzione dell’progressione da MGUS a MM. Attualmente, la disponibilità di tecniche “higt throughput” e lo sviluppo di strategie terapeutiche non chemioterapiche efficaci, potrebbero consentire di trasformare la MGUS da una condizione meritevole di sola osservazione a quella di una ben caratterizzata controparte premaligna del MM, meritevole di efficaci sforzi chemiopreventivi.

Al fine di raggiungere questo obiettivo è necessario approfondire le nostre conoscenze sulla patogenesi della progressione da MGUS a MM. Questo consentirà di identificare i pazienti ad alto rischio di trasformazione e di condurre una valutazione preclinica sull'efficacia degli agenti non chemioterapici oggi disponibili al fine di sviluppare efficaci strategie chemiopreventive.
Questo progetto si prefigge di raggiungere questi obiettivi attraverso lo sforzo coordinato di cinque unità di ricerca caratterizzate da una grande esperienza nella biologia e nella clinica delle discrasie plasmacellulari. <<<