STATs proteins.
7 membri appartenenti alla famiglia delle STAT. Peso molecolare intorno ai 100 kDa (750-850 aa). Formano dei cluster sui cromosomi 10 e 11. Sono ripartiti in domini molto importanti. Devono essere in grado di interagire con il DNA, al centro della sequenza è quindi presente un DNA binding domain in grado di riconoscere delle sequenze nucleotidiche. La proteina deve riconoscere il DNA ma deve essere anche in grado di reclutare l'apparato trascrizionale, lo fa utilizzando un dominio TAD al C-terminale.
Il dominio SH2 è fondamentale per consentire la dimerizzazione delle STAT. All'interno di TAD è presente una tirosina fosforilabile, importante perché è la tirosina che viene a essere fosforilata dalla Jak. All'N-terminale abbiamo domini Coiled-Coil (struttura ad elica) che servono per l'interazione proteina-proteina, per interagire con le proteine chaperone o del complesso di trasporto nucleare che servono alla ricolalizzazione delle proteine STAT.
Le STAT funzionano come tali ma grazie ai domini coiled-coil sono in grado di reclutare altri fattori di trascrizione: per esempio NfkB. Abbiamo visto ciò che serve ad attivare i segnali: eventi di fosforilazione (Src, Fyn, Lyn, Jak). Per poi finire nella trascrizione. L'attività fosfotrransferasica è essenziale per accendere il segnale. I segnali di off sono determinati da fosfatasi. Le citochine reclutano delle fosfatasi (SHP-1, SHP-2) che defosforilano le Jak e le STAT bloccando il segnale. Sono espresse in maniera costitutiva in forma attiva, potendo quindi intervenire precocemente nel cytokine signaling. Una delezione nell'EPO receptor che abroghi l'interazione con SHP-1 porta a forme di eritrocitosi benigna (Finnish family).
A cosa servono le STAT?
Quali sono i segnali che inducono o i programmi biologici che attivano?
Collaborano con NfkB per produrre citochine infiammatorie. Questo i recettori di classe I. Nei recettori di classe II le STAT sono importanti per attivare le pratiche antivirali. Dall'attivazione delle STAT dipendono le risposte antivirali perché l'attivazione INF receptor determina la produzione di un enzima, 2'5'oligoadenil sintasi, che produce corte sequenze di poliA con una particolare modifica delle adenine. Queste code poliA vanno a legarsi agli RNA prodotti dal virus (ma anche agli RNA endogeni). L'accoppiamento dell'oligoadenilato con gli RNA virali determina la formazione di duble strain RNA. Questi RNA a doppia elica non sono normalmente presenti nelle cellule, molto spesso sono prodotti dal virus. Questi RNA a doppia elica sono capaci di attivare una ribonucleasi (ribonucleasi L) che riconosce l'RNA a doppia elica e comincia a tagliarlo. In presenza di RNA a doppia elica parte anche l'attivazione di una chinasi che ha come bersaglio i fattori di trascrizione proteica. C'è un effetto di blocco della sintesi di nuove proteine che avviene a due livelli, sia a livello trascrizionale sia a livello della sua lettura.
L'iperattivazione delle STAT è collegata anche a fenomeni patologici gravi, soprattutto per quanto riguarda le manifestazioni tumorali o leucemiche. Esistono una serie di patologie (linfomi e leucemie) in cui è riconosciuto come meccanismo eziopatogenico l'attivazione di una STAT. Molto spesso troviamo la STAT-3, una degli hot spot che la cellula endoplastica utilizza per perpetuare la propria proliferazione e andare incontro alla modulazione metastatica. È in grado di trascrivere e attivare la produzione di proteine fondamentali nella migrazione, nella vascolarizzazione e di perpetuare la proliferazione della componente staminale del tumore. Oggi questo fattore è oggetto di studi più approfonditi per cercare di capire se farmacologicamente è possibile bloccarne la funzione. I macorfagi sanno rispondere solo in una maniera: aumentando la produzione delle citochine proinfiammatorie (IL-1 e TNF-alfa). Il risultato è una grande quantità di mediatori proinfiammatori che causano edemi disseminati, perdita di liquidi, ipotensione (l'aumentata permeabilità vascolare abbassa la pressione sanguigna) e il risultato è lo shock settico. L'iperproduzione di citochine è alla base anche di fenomeni autoimmuni: sclerosi multipla, artrite reumatoide, lupus, connetivo patie, arteriti, malattie da anticorpi, dovute all'eccessiva produzione di citochine.
Dell'intervento delle citochine nell'evoluzione tumorale abbiamo già detto parlando del ruolo delle STAT, ma per esempio i recettori delle citochine possono essere prodotti in maniera anomala. IL-6 ha una doppia ripercussione che favorisce l'evoluzione di un tumore. Ha recettori sulle cellule tumorali (sostiene la proliferazione e impedisce la morte apoptotica) e sul sistema immunitario determina la maturazione di componenti che inibiscono al risposta immune. Quindi con una sola citochina si ottengono due risultati: sostenere la proliferazione del tumore e impedire la risposta immune contro le cellule tumorali. Per questo motivo è studiata attentamente. Gli INF vengono impiegati nel trattamento di alcuni tumori (IFN-a). IL-2 viene utilizzata a scopi antitumorali con l'obiettivo di stimolare la risposta immune antineoplastica; è utilizzata principalmente nel trattamento dei melanomi ma storicamente viene impiegata nel trattamento dei tumori renali. TNF è tra i target più innovativi nella terapia farmacologica (talidomide ha attività di inibizone del signaling del TNA-alfa, questo ne ha suggerito l'impeigo nel trattamento di quelle patologie in cui la sovraesposizione di TNF-alfa è un effetto). Anticorpi monoclonali contro IL-6, IL-10, 11, 12 e IFN-g. La ciclosporina blocca un passaggio fondamentale nella risposta immune.
IL-2.
Viene usata nel trattamento di forme tumorali, ma in particolar modo nel trattamento del cancro al rene. Viene utilizzata come proteine ricombinante prodotta in laboratorio. Come tale o nei protocolli più innovativi associata a degli anticorpi monoclonali. Questo è un primo esempio di terapia combinata target di nuova generazione. Abbiamo una citochina prodotta biotecnologicamente che serve a massimizzare la risposta immunitaria e contemporaneamente per potenziare questa risposta viene usato un anticorpo monoclonale (ipilimumab), una molecola di membrana presente sui linfociti T di natura repressoria.
L'espressione di questa molecola sui linfociti T causa una inibizione della risposta immunitaria.
L'anticorpo andando a mascherare e a bloccare le prime relazioni di questa molecola sinergizza con l'azione di IL-2 ed evita quei meccanismi di feed back negativo e l'espansione clonale può procedere in maniera indisturbata. L'idea è aumentare l'esercito di cellule immunocompetenti che possono rispondere e distruggere le cellule neoplastiche. Tutto questo può essere ottimizzato, non più utilizzando solo un farmaco (di natura sintetica o biosintetica) ma accoppiandolo con la somministrazione di cellule immunocompetenti.
Associare IL-2 con linfociti T attivati è stato il primo tentativo. Prelevare dal tumore o dal soggetto linfociti T, determinare la loro attivazione in laboratorio e reinocularli nel paziente. Questa associazione è stata provata con risultati abbastanza incoraggianti nel trattamento di tumori metastatici del rene. Si è pensato di potenziare ulteriormente questa strategia determinando non una maturazione generica, ma un'attivazione specifica delle stesse, sempre con la stessa procedura (prelevare dal paziente, attivare, reinoculare). Questo ha portata alla creazione di una nuova idea di farmaco, più olistica, più completo, più generale a 360°, non solo un messaggero che modifica la risposta del soggetto, ma parte del paziente che viene istruita per determinare la risposta terapeutica. Il soggetto affetto dalla patologia viene stimolata a produrre grandi quantità di linfociti. Questo consente di prelevare del sangue periferico, la sacca viene mandata a un laboratorio e qui avvengono i procedimenti di attivazione del sangue. In pratica vengono purificati dall'intera popolazione di cellule ematiche, le cellule con attività di presentare antigene (APC). Queste cellule vengono istruite per riconoscere un determinato antigene che riguarda il tumore e successivamente viene reinoculata nel paziente. Si determina una risposta immune contro il tumore.