TUMORI TUMORI MALIGNI • Non sono incapsulati rispetto ai tessuti circostanti • Il tessuto in crescita irregolare non differisce molto nella forma dal tessuto iniziale • L’accrescimento è regolato esclusivamente da meccanismi intracellulari • Sono in grado di immettere nel circolo linfatico ed ematico cellule tumorali che diffondono il tumore in altri organi (metastasi) Cause di trasformazione cellulare ??? Fattori che causano il tumore: AGENTI CHIMICI: •Idrocarburi presenti nel catrame, fuliggine, fumo di tabacco •N-nitrosammine •Ammine aromatiche •Coloranti 2-naftilammina 3,4-benzopirene •Cocarcinogeni H 3C AGENTI FISICI •Luce ultravioletta giallo burro •Raggi X, χ •Radiazioni corpuscolari radioattive N VIRUS (HPV) O N NH Lez chim farm 1 2011-12 NH 2 ON NH2 N-metil-N-nitrosourea TERAPIA ANTITUMORALE FARMACOLOGICA RADIOTERAPICA INTERVENTO CHIRURGICO Tumori rispondenti positivamente al trattamento farmacologico: •Leucemie acute •Tumore ovarico •Tumore alla mammella •Morbo di Hodgkin •Tumore di Burkitt •Tumore di Wilms •Sarcoma di Ewing •Rabdomiosarcoma •Carcinoma ai testicoliLez chim farm 1 2011-12 Intervento nel ciclo cellulare G0 Riposo M G1 Mitosi G2 S Replicazione del DNA CICLO CELLULARE La durata di ciascuna fase nel ciclo cellulare dipende dal tipo di cellula e dal tipo di tumore La maggior parte dei farmaci agisce bloccando la biosintesi o la trascrizione degli acidi nucleici oppure interferiscono sulla mitosi Lez chim farm 1 2011-12 Classificazione dei farmaci antitumorali Farmaci Specifici e non Specifici I farmaci vengono classificati attraverso il loro effetto sulla sopravvivenza cellulare in funzione della dose % sopravvivenza cell. 100% Azione specifica 10% Azione non specifica 1% conc. farmaco Lez chim farm 1 2011-12 Azione citostatica Non selettiva Effetti collaterali molto pesanti: •Tessuti in rapido accrescimento •Effetto immunosopressivo Maggiore efficacia nei confronti dei tumori ad elevato tasso replicativo come leucemie e linfomi CLASSIFICAZIONE DEI FARMACI •ALCHILANTI •ANTIMETABOLITI •ANTIBIOTICI •ANTIMITOTICI •ORMONI •COMPOSTI VARI Lez chim farm 1 2011-12 RESISTENZA DELLE CELLULE TUMORALI AI CHEMIOTERAPICI 1. Iperespressione di proteine di trasporto transmembranali • Glicoproteina P (MDR) • Multi Drug Resistence Associated Protein 1 (MRP1) • Breast Cancer Resistence Protein (BCRP) 2. Iperespressione del bersaglio • βIII Tubulina 3. • Iperespressione di sistemi enzimatici Glutatione transferasi 4. Alterazione del bersaglio • DNA Topoisomerasi II 5. Aumento dell’efficienza riparazione del DNA 6. Alterazioni nell’espressione dei geni coinvolti nell’apoptosi dei Lez chim farm 1 2011-12 sistemi di AGENTI ALCHILANTI •Derivati bis-[2-cloro-etil]-amminici •Aziridine •Esteri dell’acido metansulfonico •N-alchil-N-nitrosourea e derivati •Altri composti alchilanti Derivati bis-[2-cloro-etil]-amminici MECCANISMO DI AZIONE Si legano sui siti nucleofili del DNA attraverso una reazione bifunzionale che produce una reazione reticolante del DNA stesso con blocco della sintesi dell’RNA e delle proteine (CROSS LINKING) Cl R N Cl + Cl _ R NR SN1 N -Cl H3C + NR3 N R N SN2 Cl Cl Lez chimCl farm 1 2011-12 ione aziridinio Cl N DNA N N + N R OH N + NH cross linking N + N N OH R OH + N N H2N NH2 NH DNA guanina alchilata (enolo) N N NH2 TIMINA TIMINA -GUANINA codificazione sbagliata Mostarde azotate: Clormetina (mecloretamina) Cl H3C N Cl Correlazioni struttura attività: la sostituzione dell’azoto con lo zolfo porta a composti troppo tossici (Mostarde Solforate) mentre quella con il fosforo porta a composti inattivi. La sostituzione del cloro con altri alogeni porta a composti meno attivi mentre l’allungamento della catena alchilica determina il crollo dell’attività Lez chim farm 1 2011-12 CLORAMBUCILE E MEFALAN Cl H2N Cl COOH N N COOH Cl Cl Clorambucile Mefalan CICLOFOSFAMIDE Basicità molto bassa, è inattiva in vitro, in vivo si libera l’ammina NH P Cl N O O Lez chim farm 1 2011-12 Cl La Clormetina è poco usata in terapia per la sua notevole tossicità e gli effetti collaterali quali nausea, vomito, depressione midollare e leucemie INDICAZIONI TERAPEUTICHE: linfosarcomi, linfoblastomi, morbo di Hodgkin SOMMINISTRAZIONE: solo endovena Clorambucile e Mefalan: stesse indicazioni della clormetina, ma con minore tossicità Ciclofosfamide: INDICAZIONI TERAPEUTICHE: linfogranuloma, cancro alla mammella, linfoma di Burkitt SOMMINISTRAZIONE: orale e parenterale (poco irritante) AZIRIDINE NR Anello aziridinico meno basico dello ione aziridinico La basicità incrementa con sostituenti elettronattrattori Cl N Cl N N N H N N 3 Cl N TRETAMINA N N N Lez chim farm 1 2011-12 H N POCl3 N O P 3 Tiotepa N N O N N N O Triaziquone O CH2OCONH2 O H2N CH3 NH N MITOMICINA (isolata da Streptomices caespitosus) H3C O USO TERAPEUTICO In associazione con 5-Fluorouracile, cisplatino o Doxorubicina su carcinomi alla vescica, stomaco, cervice, seno, polmoni, testa, collo TOSSICITA’ Lez chim farm 1 2011-12 Elevata: mielosopressione, emolisi, fibrosi polmonare Esteri dell’acido metansulfonico BUSULFAN H3C SO 2 O O SO 2 CH3 INDICAZIONI TERAPEUTICHE leucemia cronica granulocitica Tossicità: depressione midollare, alterazioni cromosomiche Lez chim farm 1 2011-12 nausea, vomito, N-alchil-N-nitrosouree Carmustina e Lomustina Attive su alcuni tumori cerebrali (farmaci altamente liposolubili) Meccanismo di azione: acilazione Cl N R O N NO isocianato +OH- H3C -Cl- CHO + NH O NH NO N2 -H2O O Cl . Cl NH2- NH R O NH NH Cl Cl N Cl NO O N NO O NH NH Cl Carmustina Lez chim farm 1 2011-12 Lomustina Altri agenti alchilanti Br HO O H HO H H H In vivo H HO H OH H OH OH H O Br MITOBRONITOLO USO TERAPEUTICO: leucemia cronica granulocitica PROCARBAZINA CH3 H3C NH NH In vivo NH O CH3 HOOC ? NH CH3 CH3 O Morbo di Hodgkin (regime MOPP) H3C NH NH2 Sviluppo rapido di resistenza quando viene somministrata da sola Carcinogena, mutagena e teratogena H3C Lez chim farm 1 2011-12 CH3 N ? NH N2 H Antimetaboliti METOTREXATO: Inibitore della sintesi dell’acido tetraidrofolico Analogo strutturale dell’acido diidrofolico OH NH2 N NH 1N N H2N NH 10 N H N COOH N NH N COOH CH3 O COOH 5 H2N N O N Acido diidrofolico COOH Metotrexato Metotressato OH OH N H N NH NH N H2N N N H O COOH NH NH N COOH N H2N Diidrofolato reduttasi O N H acido diidrofolico COOH COOH acido tetraidrofolico OH N N NH N H2N N N H O COOH COOH trasferimento di frammenti C-1 DNA, RNA Purine e pirimidine Lez chim farm 1 2011-12 Uso terapeutico: leucemia acuta, coriocarcinoma, immunosopressione, artrite reumatoide Precursori di purine e pirim. ANTIMETABOLITI PURINICI NH2 HS N N N N NH N NH MERCAPTOPURINA N ADENINA In vivo HS N O -O P O N N N O OOH OH Tio-inosin-5'-fosfato Impiego terapeutico: leucemie acute dell’infanzia e alcuni tumori solidi Lez chim farm 1 2011-12 ANTIMETABOLITI PIRIMIDINICI O O F NH NH NH FLUOROURACILE O NH Fluorouracile In vivo O Uracile Nucleoside MECCANISMO DI AZIONE 5-FU Uridina fosforilasi Fluorouridina Uridina chinasi 5-FUMP Ribonucleotide riduttasi 5-FdUMP 5-FUDP Inibizione Timidilato Sintasi Complesso stabile Enzima-5,10-metilentetraidrofolato-5-FdUMP Lez chim farm 1 2011-12 Inibizione sintesi TTP 5-FUTP Incorporazione nell’RNA RESISTENZA Ridotta espressione di enzimi attivanti il 5-FU Aumentata espressione della timidilato sintasi Mutazioni della timidilato sintasi USI TERAPEUTICI Risposte parziali (10-20%) su diversi tumori solidi quali tumori al colon, alla mammella e allo stomaco Risposte elevate in associazione con: •Ciclofosfamide e Metotressato nel trattamento del tumore al seno •Oxaliplatino o irinotecan nel cancro avanzato al colon-retto •Cis-platino nel cancro nei tumori del tratto digerente superiore E’ un potente sensibilizzante alle radiazioni Lez chim farm 1 2011-12 SOMMINISTRAZIONE: solo parenterale METABOLIZZAZIONE: riduzione tramite diidropirimidina deidrogenasi TOSSICITA’ Indice terapeutico molto basso •Ulcerazioni sul tratto gastrointestinale •Mielosoppressione •Alopecia totale •Disturbi neurologici Lez chim farm 1 2011-12 CITARABINA NH2 NH2 N O N N CH2OH O N CH2OH O O HO OH OH HO CITARABINA CITIDINA il D-ribosio della citidina è sostituito con il D-arabinosio deossicitidina chinasi AraC deossinucleotide chinasi AraCMP AraCDP e AraCTT MECCANISMO DI AZIONE Incorporazione nel DNA e blocco della sintesi Blocco della DNA Polimerasi Lez chim farm 1 2011-12 USO TERAPEUTICO È il miglior farmaco in monoterapia nella cura della Leucemia Mieloide Acuta TOSSICITA’ Immunosoppressione a lungo termine Mielosoppressione Disturbi gastrointestinali Nausea e vomito Rash cutanei Lez chim farm 1 2011-12 ANTIBIOTICI Principi attivi: DACTINOMICINA- DOXORUBICINA (Adriamicina)- DAUNORUBICINA DACTINOMICINA isolati da ceppi di Streptomyces MECCANISMO D’AZIONE: azione alchilante sulla doppia elica del DNA (reticolante) di tipo reversibile Blocco della trascrizione Frammentazione dei filamenti L-MeVAL O L-MeVAL SAR SAR L-PRO L-PRO D-VAL D-VAL L-THR DACTINOMICINA O L-THR O N NH2 O O H3C O H3C Si utilizza nei tumori pediatrici e nel coriocarcinoma insensibile al metotrexato SOMMINISTRAZIONE Infusione iv Lez chim farm 1 2011-12 DAUNORUBICINA E DOXORUBICINA O OH COCH2R 14 OH OCH3 O OH H O R= H Daunorubucina R= OH Doxorubicina O CH3 OH NH2 MECCANISMO D’AZIONE 1. Intercalazione sulla doppia elica del DNA 2. Formazione di un complesso ternario con DNA e Topoisomerasi II 3. Produzione di radicali ossidrilici che attaccano il DNA RESISTENZA Iperespressione di Glicoproteina P, MRP1, BCRP Sovraespressione dei processi riparativi del DNA TOSSICITA’ Mielosoppressione Cardiomiopatia spesso irreversibile USO TERAPEUTICO Daunorubicina: leucemie acute Doxorubicina: antitumorale a largo spettro, attivo anche su numerosi tumori solidiLez chim farm 1 2011-12 BLEOMICINA Isolate da Streptomyces verticillus MECCANISMO DI AZIONE Alchilazione sul DNA con legami irreversibili e rottura dei filamenti (danni ossidativi ai nucleotidi) Interviene sulla fase G2 del ciclo cellulare Lez chim farm 1 2011-12 UTILIZZO TERAPEUTICO Tumore ai testicolo in associazione al Cisplatino e alla Vinblastina Carcinoma della cervice RESISTENZA Iperespressione di idrolasi Iperespressione di enzimi tiolici Riparazione dei filamenti SOMMINISTRAZIONE Parenterale (im e iv) TOSSICITA’ Scarsa immunosoppressione e mielosoppressione Elevata tossicità cutanea (eritemi e ulcerazioni) Gravi fibrosi polmonari (5-10% dei casi) Lez chim farm 1 2011-12 FARMACI CHE INTERFERISCONO CON I MICROTUBULI Funzione dei microtubuli •Permettono la formazione del fuso mitotico •Mantengono la forma cellulare •Trasportano vescicole La caratteristica fondamentale dei microtubuli è l’INSTABILITA’ DINAMICA Lez chim farm 1 2011-12 FARMACI ANTIMITOTICI Sostanze che prevengono la polimerizzazione e/o destabilizzano i microtubuli preesistenti Sostanze che stabilizzano i microtubuli e ne impediscono il disassemblaggio Dosi basse di stabilizzante determinano il blocco nella fase G1 Dosi elevate di stabilizzante determinano il blocco nella fase G2/M MECCANISMO DI AZIONE DEGLI STABILIZZANTI Legame con la β-tubulina sulla superficie interna del cilindro Lez chim farm 1 2011-12 ALCALOIDI DELLA VINCA Composti naturali isolati dalla vinca rosea MECCANISMO DI AZIONE: inibizione della tubulina con inibizione della polimerizzazione dei microtubuli IMPIEGO TERAPEUTICO: alcuni tipi di leucemie e tumori solidi OH N CH3 N NH CH3 H3COCO H3CO N R OCOCH3 HO Vincristina: R= CHO Vinblastina: R= CH3 Lez chim farm 1 2011-12 COOCH3 VINCRISTINA IMPIEGO TERAPEUTICO Morbo di Hodgkin (regime MOPP) Linfomi non Hodgkin (regime CHOP) Alcuni tumori solidi pediatrici (tumore di Wilms) SOMMINISTRAZIONE Vincristina solfato in associazione con altri farmaci per via IV RESISTENZA Efflusso da glicoproteina P, MRP1, BCRP Alterate espressioni di specifici isotipi di β-tubulina TOSSICITA’ Neurologica: formicolio alle estremità fino a perdita temporanea delle funzioni motorie Mielosoppressione Alopecia Lez chim farm 1 2011-12 VINBLASTINA SOMMINISTRAZIONE Vinblastina solfato in associazione con altri farmaci per via IV IMPIEGO TERAPEUTICO Tumori testicolari metastatici insieme a Cisplatino e Bleomicina Attivo anche su carcinomi al seno e nel coriorcarcinoma, Linfoma di Hodgkin insieme a Doxorubicina, Bleomicina, Dacarbazina TOSSICITA’ Neurologica: formicolio alle estremità fino a perdita temporanea delle funzioni motorie Mielosoppressione Disturbi gastrointestinali Lez chim farm 1 2011-12 TASSOLO (PACLITAXEL®) Isolato per la prima volta negli anni ’60 dal Taxus brevifolia Applicazione terapeutica recente (1992) a causa della scarsa reperibilità e della solubilità O H3COC H3C O TASSOLO O O CH3 CH3 OH H3C NH O HO OH O H O H3COCO Lez chim farm 1 2011-12 H O MECCANISMO DI AZIONE Promuove l’assemblaggio dei microtubuli e li stabilizza nei confronti della depolimerizzazione (blocco della mitosi) IMPIEGO TERAPEUTICO E’ uno dei farmaci più efficaci nella cura del cancro ovarico e della mammella Viene impiegato in associazione con cis-platino nel cancro alle ovaie Attivo anche nel tumore al polmone, alla vescica, al collo RESISTENZA Efflusso da glicoproteina P Alterate espressioni di specifici isotipi di β-tubulina Ridotta affinità sui microtubuli Lez chim farm 1 2011-12 SOMMINISTRAZIONE METABOLISMO ED ESCREZIONE Viene somministrato in infusione lenta t1/2= 10-14 h Metabolizzazione elevata, con il 6-idrossi paclitaxel come metabolita principale inattivo Eliminazione renale TOSSICITA’ Tossico per il midollo osseo Reazioni di ipersensibilità (alcol-polietossilato) Mialgia Lez chim farm 1 2011-12 HO H3C CH3 DOCETAXEL® H3C O O O CH3 CH3 OH H3C NH H3C O O HO OH O H H O O H3COCO O H3COC H3C O PACLITAXEL® O O CH3 CH3 OH H3C NH O HO OH O H O H3COCO Il Docetaxel rispetto al Paclitaxel è più vantaggioso: •Maggiormente solubile •Più potente •Minori reazioni di ipersensibilità (polisorbato 80) Lez chim farm 1 2011-12 H O H3C CH3 H3C O H3C O O NH O CH3 OH O H3C O CH3 CH3 O OH H3C O O O CH3 O O O Biodisponibilità orale Attivo su cellule P-glicoproteina resistenti HO H3C CH3 O H3C O H3C O O CH3 CH3 OH H3C NH O HO OH O H O H3COCO DOCETAXEL® Lez chim farm 1 2011-12 CH3 O ORTATAXEL (BAYER) H O O EPOTILONI Agenti antimitotici isolati dal mixobatterio Sorangium cellulosum MECCANISMO DI AZIONE : come Tassolo Sono attivi anche su cellule resistenti al Tassolo e derivati R X S OH N H O O OH O EPOTILONE A: X= O; R=H EPOTILONE B: X= O; R= CH3 Lez chim farm 1 2011-12 CH3 O S H3C CH3 N OH H3C H3C CH3 HN CH3 O OH O Ixabepilone (Ixempra®) 2007 (FDA) Cancro al seno resistente R 10 X 13 S 15 N H OH 17 O 6 1 O OH O EPOTILONE A: X= O; R=H EPOTILONE B: X= O; R= CH3 CORRELAZIONE STRUTURA-ATTIVITA’ La presenza dell’epossido in C-12 e C-13 non è indispensabile Possibili modificazioni in 2 sul tiazolo (S-CH3, CH2NH2, CF3) Possibile sostituzione dell’ossigeno macrolattonico con azoto L’introduzione di un doppio legame trans in C-9/C-10 o C10/C-11 incrementa l’attività Lez chim farm 1 2011-12 Camptotecina e derivati La camptotecina si isola dalla Camptoteca acuminata (troppo tossica per essere isolata in terapia) TOPOTECAN e IRINOTECAN: attivi su cancro al polmone, al retto e all’ovaio Meccanismo di azione: inibitori della topoisomerasi I Inibizione della fase S R2 R3 O R1 N N O OH H3C Camptotecina R1 H Topotecan OH O R2 H (CH3)2NHCH2 R3 H H Lez chim farm 1 2011-12 O N Irinotecan O N H CH2CH3 CORRELAZIONE STRUTTURA-ATTIVITA’ La configurazione S del C-20 è essenziale per l’attività Sostituzioni sull’anello chinolinico aumentano la solubilità in acqua e l’attività L’anello lattonico non è modificabile R2 R3 O R1 N N O 20 OH H3C RESISTENZA Efflusso da glicoproteina P e MRP Ridotta espressione della Topo 1 Ridotta affinità sulla Topo 1 SOMMINISTRAZIONE Solo infusione endovenosa La forma attiva dell’Irinotecan è l’SN-38 TOSSICITA’ Lez chim farm 1 2011-12 Elevata mielosoppressione O EPIPODOFILLOTOSSINE La Podofillotossina viene isolata dalle radici del Podophyllum peltatum MECCANISMO DI AZIONE: inibisce la tubulina legandosi al sito della colchicina Troppo tossica per un utilizzo terapeutico H OH O O O H O Podofillotossina OCH3 H3CO OCH3 Lez chim farm 1 2011-12 MECCANISMO DI AZIONE DELL’ETOPOSIDE potente inibitore della TOPOISOMERASI II e debole inibitore della tubulina Azione maggiore nelle fasi S e G2 del ciclo cellulare CH3 O R O O HO OH H O OH O O O O H O O O H O OCH3 H3CO OCH3 H3CO OCH3 OH R= Me R= ETOPOSIDE S TENIPOSIDE Lez chim farm 1 2011-12 Podofillotossina INDICAZIONI TERAPEUTICHE Tumore ai testicoli in associazione al Cisplatino e Bleomicina (impiego principale) Carcinoma del polmone insieme al Cisplatino Linfomi maligni (non Hodgkin) Leucemia acuta non linfocitica RESISTENZA Efflusso da glicoproteina P e MRP Ridotta espressione della Topo II Ridotta affinità sulla Topo II SOMMINISTRAZIONE Infusione lenta TOSSICITA’ Mielosoppressione (leucopenia) Disturbi gastrointestinali Alopecia Tossicità epatica Lez chim farm 1 2011-12 DERIVATI DEL PLATINO Cl NH3 CISPLATINO Cis-diamminodicloro platino (II) Pt Cl NH3 H N O O Pt OXALIPLATINO N H O O MECCANISMO DI AZIONE 1. Il Cisplatino entra nelle cellule tramite un trasportatore attivo del Cu++ 2. Perdita di Cl 3. Idratazione 4. Formazione di legami crociati con il DNA provocando variazioni conformazionali che portano al blocco della replicazione Inibizione del ciclo cellulare nella FASE S Lez chim farm 1 2011-12 USO TERAPEUTICO DEL CISPLATINO Viene somministrato solo per IV Associato alla bleomicina e alla vinblastina (etoposide) viene usato nel cancro ai testicoli Associato alla Tassolo dà risultati molto positivi nel cancro alle ovaie Risultati positivi nel cancro al colon, al retto, alla vescica e al collo Aumenta l’efficacia della radioterapia RESISTENZA Iperespressione di enzimi tiolici Riparazione dei filamenti TOSSICITA’ DEL CISPLATINO Nefrotossicità Ototossicità (tinnito, perdita di udito alle alte frequenze) Mielosoppressione moderata (leucopenia, trombocitopenia) Nausea, vomito e reazioni di tipo anafilattico Mutageno, carcinogeno, teratogeno Impiego limitato ai casi di assoluta necessità Lez chim farm 1 2011-12 OXALIPLATINO H N O O Pt N H O O USO TERAPEUTICO Approvato nel 2003 dalla FDA per il cancro al colonretto in associazione con il 5-Fluorouracile SOMMINISTRAZIONE Infusione t1/2 iniziale = 30 min TOSSICITA’ Neuropatie periferiche La tossicità ematologica è inferiore al Cisplatino Lez chim farm 1 2011-12 ASPARAGINASI MECCANISMO DI AZIONE: converte l’asparagina in acido aspartico Molto tossica per fegato e per l’SNC per cui si usa solo nella leucemia linfocitaria acuta (in associazione con Doxorubicina, Metotrexato, Vincristina, Prednisone ) O O HO H2N OH O NH2 OH O ASPARAGINA NH2 ACIDO ASPARTICO Lez chim farm 1 2011-12 ORMONI Ormoni steroidei e non steroidei Meccanismo di azione: inibiscono la produzione ormonale nei tumori delle ghiandole sessuali (mammella, ovaie, prostata) H3C H3C OH HO CH3 DIETILSTILBESTROLO TAMOXIFEN DIETILSTILBESTROLO: ormone non steroideo usato nel cancro alla prostata (inibisce la produzione di androgeni); tossicità scarsa TAMOXIFEN: ormone non steroideo usato nel tumore mammario e come palliativo nel tumore al cervello. Viene classificato come SERM (selective estrogen-receptor modulator) Lez chim farm 1 2011-12 Scarsa tossicità