Matteo Marchesini
Inibizione di NOTCH1 mutato nella LLA-T con il nuovo modulatore di SERCA CAD204520
La leucemia linfoblastica acuta (LLA) rimane ad oggi un tumore molto aggressivo e diffuso in individui di giovane età, soprattutto nei bambini. Nonostante gli incredibili successi ottenuti in campo terapeutico per questa forma di tumore, il trattamento ad alto dosaggio di farmaci chemoterapici cui sono sottoposti i pazienti affetti da LLA, comporta un elevato tasso di morbidità ed effetti collaterali debilitanti che possono protrarsi per tutta la vita del paziente.
Per queste ragioni, da molti anni la ricerca biomedica è impegnata nella missione di offrire nuove terapie mirate ed una cura più efficace per migliorare la qualità di vita dei pazienti affetti da questa forma di leucemia acuta. Nello specifico, grazie alla “targheted therapy” che mira alla modulazione mirata delle alterazioni molecolari caratterizzanti diversi tipi di tumori tra i quali la LLA, oggi vengono sistematicamente utilizzati in clinica circa 25 farmaci che inibiscono una serie di oncogeni tra i quali ALK, EGFR, ABL, FLT-3 BTK, C-KIT, BRAF, and PDFGR. Tuttavia, un sottogruppo raro di LLA, conosciuto come leucemia linfoblastica acuta di tipo T (LLA-T), non dispone di queste preziose opportunità. Ad esempio, non esistono farmaci approvati per la modulazione di NOTCH1, un fattore di trascrizione frequentemente alterato nelle LLA-T a seguito di mutazioni genetiche a carico del suo gene codificante.
In passato, il gruppo di Kimberly Stegmaier al Dana Farber Cancer Insistute (Boston, MA, USA) ha dimostrato che la molecola naturale tapsigargina, un inibitore della pompa ATPasi del calcio presente nel reticolo sarco/endoplasmatico (SERCA), possedeva un effetto anti-leucemico dovuto alla modulazione dell’attività di NOTCH1 nelle LLA-T (Roti et al., Cancer Cell 2013).
A differenza però di altre strategie molecolari di modulazione di NOTCH1 già in studio per il trattamento delle LLA-T, bloccando SERCA con questo inibitore si otteneva un’azione inibizione preferenziale delle isoforme mutate di NOTCH1 rispetto alle corrispettive proteine non mutate.
Questa peculiarità si traduce in un’opportunità terapeutica importante nel trattamento dei tumori caratterizzati da mutazioni a carico di NOTCH1.
La specificità inibitoria delle forme mutate di NOTCH1 da parte degli inibitori di SERCA permette di aggirare una serie di effetti collaterali dovuti all’inibizione simultanea di NOTCH1 mutato e non, un vantaggio importante non comune ad altri inibitori di NOTCH1 in fase avanzata di studio.
Tuttavia, come dimostrato nel manoscritto sopracitato, il collasso di SERCA, oltre all’effetto antileucemico mediato dalla modulazione di NOTCH1, innesca una tossicità cardiaca dovuta alla brusca variazione della concentrazione del calcio intracellulare regolata proprio dalla stessa pompa ATPasi. Per questa ragione, la traslazione alla clinica di questa molecola non è contemplabile.
Nel presente studio “Blockade of Oncogenic NOTCH1 with the New SERCA inhibitor CAD204520 in T-cell Acute Lymphoblastic Leukemia” (Marchesini et al., Cell Chemical Biology 2020), abbiamo cercato di identificare nuovi modulatori di SERCA che esercitassero lo stesso effetto antileucemico osservato con l’utilizzo della tapsigargina nelle LLA-T, a fronte di un minore impatto sull’omeostasi cellulare del calcio. Utilizzando un approccio di “high throughput molecular screening” abbiamo identificato tra circa 200000 inibitori di pompe ATPasiche, CAD204520, un potente e selettivo modulatore di SERCA.
Abbiamo quindi risolto la struttura cristallografica del legame tra SERCA e CAD204520, notando che quest’ultimo occupa un sito di legame all’enzima alternativo rispetto a quello della tapsigargina.
Gli esperimenti illustrati nel manoscritto dimostrano che CAD204520 blocca la proliferazione di T-LLA attraverso l’inibizione di NOTCH1 sia in vitro che in vivo in modelli pre-clinici cellulari e murini. Sorprendentemente questa molecola, pur esercitando un effetto anti-NOTCH1 paragonabile a quello osservato con la tapsigargina, presenta un trascurabile effetto citotossico mediato dal calcio, risultando ben tollerata a livello cardiaco nei sistemi murini utilizzati.
In conclusione il mio studio dimostra in modo tanto inaspettato quanto sorprendente che l’inibizione di SERCA è possibile e ben tollerata in vivo, supportando lo sviluppo di nuove terapie incentrate sull’inibizione di SERCA nei tumori caratterizzati e dipendenti dall’alterata attività di NOTCH1.