Con il contributo della S.C. di Ostetricia e Ginecologia di OEI diretta dal Dott. R. Sirito, il 31 ottobre 2014 è stato pubblicato un nuovo studio di ricerca che ha portato all’identificazione di nuovi meccanismi in grado di indurre effetti antitumorali.

Questo studio è stato svolto nell’ambito di un progetto di OEI, finanziato dall’Ottopermille della Tavola valdese e di un finanziamento dell’AIRC all’Università di Genova.
In questa ricerca, svolta dalla struttura di OEI in collaborazione con l’Università di Genova, l’IRCCS-AOU San Martino-IST e l’Università di Milano, si è identificata una proteina (il canale per il cloro denominato CLIC1) in grado di differenziare l’attività di molecole citotossiche verso cellule tumorali e cellule normali. In particolare è stato dimostrato che la metformina, un farmaco utilizzato nel diabete di tipo 2 ma che recentemente ha dimostrato di essere efficace nella terapia di diversi tipi di tumori, è un potente inibitore del canale CLIC1. L’aspetto più significativo di questo studio è che il blocco dell’attività di questo canale ionico determina esclusivamente la morte delle cellule tumorali, specie nella loro componente staminale, mentre non interferisce con la vitalità delle cellule staminali normali, in particolare con le cellule staminali mesenchimali, in quanto in queste cellule CLIC1 non è attivo.
L’importanza di questo studio risiede nel fatto che si è identificato un bersaglio molecolare la cui inibizione sembra essere efficace solo sulle cellule tumorali risparmiando le cellule normali, cosa che con i comuni farmaci antitumorali in genere non si verifica, essendo questa la causa della loro tossicità per i pazienti. Sviluppi futuri saranno la ricerca di nuove molecole attive su questo canale ionico, nella speranza di trovare molecole antitumorali sempre più attive e più sicure.

Descrizione dello studio

La metformina è, a tutt’oggi, il principale farmaco ipoglicemizzante utilizzato nel diabete di tipo 2. Negli ultimi anni, studi epidemiologici hanno proposto che questo farmaco possa avere anche un’attività antitumorale, successivamente confermata, su numerosi tipi di tumore umano, in diversi studi in vitro ed in vivo. Queste evidenze iniziali hanno dato avvio a numerosi trials clinici che attualmente sono in corso di svolgimento. Tuttavia la caratterizzazione dell’attività antitumorale della metformina manca di un chiaro meccanismo di azione e in particolare mancano precise risposte a diversi interrogativi: 1) quali siano i determinanti molecolari per la selettività dell’attività citotossica della metformina verso le cellule tumorali mentre lo stesso farmaco risulta privo di effetti verso le cellule normali (come dimostrato dall’assenza di effetti collaterali nei pazienti diabetici anche dopo trattamenti prolungati) e 2) le dosi di metformina utilizzate negli esperimenti in vitro sono molto elevate, difficilmente raggiungibili in vivo. Il nostro studio ha cercato di dare una risposta a queste domande.

L’attività di ricerca è stata svolta grazie alla collaborazione tra l’Ospedale Evangelico Internazionale di Genova (Dott. R. Sirito), la Farmacologia del Dipartimento di Medicina Interna dell’Università di Genova (Prof. T. Florio), il Dipartimento di Bioscienze dell’Università di Milano (prof. M. Mazzanti) e l’IRCCS-AOU San Martino-IST (Dott. A. Daga).

Abbiamo utilizzato come modello sperimentale, colture di cellule staminali di glioblastoma (uno dei tumori umani più aggressivi) e cellule staminali mesenchimali isolate da cordone ombelicale come modello di cellule staminali normali. Il trattamento con metformina induce effetti antiproliferativi solo nelle cellule staminali tumorali, la sottopopolazione tumorale che viene attualmente considerata il vero bersaglio farmacologico per evitare diffusione metastatica e recidive dei tumori. Al contrario, le cellule staminali normali non risultano sensibili al farmaco.

Il nostro studio ha evidenziato che l’azione della metformina è mediata dall’inibizione dell’attività di una proteina che forma un canale del cloro denominata CLIC1 (chloride intracellular channel 1), attivo in particolare nelle cellule staminali tumorali a livello della membrana, nelle fasi iniziali della duplicazione cellulare. Infatti nelle cellule staminali mesenchimali normali CLIC1 è prevalentemente localizzato nel citoplasma in forma inattiva ed inaccessibile alla metformina.

Il nostro studio ha dimostrato che la selettività dell’azione della metformina nell’inibire la proliferazione delle cellule staminali tumorali dipende dall’attività di CLIC1 come canale ionico, espressione funzionale nella membrana plasmatica che è assente nelle cellule staminali mesenchimali.

Per quanto riguarda le dosi elevate di metformina necessarie per indurre attività antitumorale in vitro, abbiamo dimostrato che l’inibizione di CLIC1 ad opera della metformina segue un processo uso- e tempo dipendente. L’azione antiproliferativa del farmaco risulta più efficace quanto più il canale è attivo e, di conseguenza, aumenta prolungando il tempo di incubazione. La nostra ricerca ha infatti evedenziato come sollecitando l’attività del canale ionico e prolungando i tempi di esposizione al farmaco, come accade nei pazienti diabetici e, verosimilmente, potrebbe accadere in trial clinici oncologici, si determina una significativa inibizione di CLIC1 e quindi della proliferazione delle cellule staminali tumorali a concentrazioni di metformina sensibilmente minori e farmacologicamente raggiungibili in vivo.

In conclusione il nostro studio ha identificato un nuovo meccanismo d’azione per gli effetti antitumorali della metformina che conferisce selettività antiproliferativa nei confronti delle cellule staminali tumorali con effetti trascurabili per le cellule normali. Siamo convinti che questi risultati possano rappresentare un importante supporto allo sviluppo e al possibile utilizzo di questa molecola per la terapia dei tumori.