Anticorpi Contro il Cancro: Non Solo Affinità, la Velocità di Legame Fa la Differenza!

Amici appassionati di scienza e scoperte, oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante nel mondo della lotta contro il cancro, un mondo dove molecole piccolissime, gli anticorpi, giocano un ruolo da protagonisti. Immaginateli come dei missili intelligenti, capaci di riconoscere e colpire le cellule tumorali. Ma, come in ogni buona storia, c’è sempre un “ma”. Anche i migliori piani possono incontrare ostacoli, e nel caso delle terapie anticancro basate su anticorpi, uno di questi si chiama “distribuzione nel tumore”.

La Sfida: Far Arrivare gli Anticorpi al Cuore del Problema

Quando parliamo di tumori solidi, quelli che formano una massa, non è così semplice per i nostri “missili” terapeutici raggiungere tutte le cellule malate. Spesso, si crea quella che gli scienziati chiamano la “binding site barrier” (BSB), ovvero una sorta di barriera dovuta al legame. In pratica, gli anticorpi ad alta affinità, cioè quelli che si legano molto forte al loro bersaglio, tendono ad “appiccicarsi” alle prime cellule tumorali che incontrano vicino ai vasi sanguigni, senza riuscire a penetrare più in profondità. Risultato? Una distribuzione disomogenea e un’efficacia ridotta. È un po’ come se in una battaglia, tutte le truppe si ammassassero sulla prima linea, lasciando scoperto il resto del campo.

Per anni, la ricerca si è concentrata molto sull’affinità (quanto forte un anticorpo si lega al suo bersaglio, definita dalla costante KD) pensando che “più forte è, meglio è”. Ma se vi dicessi che c’è dell’altro? E se la velocità con cui questo legame avviene e si scioglie giocasse un ruolo cruciale e, finora, un po’ sottovalutato?

Kon e Koff: I Registi Nascosti della Distribuzione Tumorale

Qui entrano in gioco due parametri chiave della cinetica di legame: k_on (la costante di associazione, cioè quanto velocemente l’anticorpo si lega) e k_off (la costante di dissociazione, quanto velocemente si stacca). L’affinità (KD) è il rapporto tra k_off e k_on. La nostra ipotesi di partenza, che poi abbiamo voluto investigare a fondo, è che la k_on sia un fattore determinante, spesso trascurato, per la distribuzione dell’anticorpo all’interno del tumore e, di conseguenza, per la sua efficacia.

Per capirci meglio, pensate a due tipi di velcro: uno che si attacca istantaneamente e fortissimo (alta k_on, bassa k_off), e un altro che magari si attacca con la stessa forza finale (stessa affinità), ma lo fa più lentamente e si stacca anche un po’ più facilmente (k_on e k_off più basse ma bilanciate, oppure k_on più bassa e k_off simile). Quale dei due permetterebbe una “esplorazione” più profonda di una superficie complessa prima di rimanere fissato?

Simulazioni al Computer e Prove sul Campo: Cosa Abbiamo Scoperto

Per vederci chiaro, abbiamo usato un approccio combinato: da un lato, sofisticate simulazioni al computer che ci hanno permesso di “giocare” con diversi valori di k_on e k_off e prevedere come gli anticorpi si sarebbero distribuiti in un modello tumorale tridimensionale (immaginatelo come una sfera con vari strati, dal più esterno, vicino ai vasi, al più interno). Dall’altro, esperimenti in vitro e in vivo (su topi) utilizzando diversi anticorpi anti-HER2 (un bersaglio importante in alcuni tumori, come quello al seno). Tra questi, il famoso trastuzumab, il pertuzumab e una variante ingegnerizzata chiamata VK3VH6, alcuni dei quali coniugati con tossine come DM1 o gelonina per trasformarli in veri e propri “cavalli di Troia” farmacologici (immunoconiugati).

Ebbene, le simulazioni ci hanno dato indicazioni molto interessanti:

• Una distribuzione più omogenea nel tumore sembra favorita da un aumento della k_off (l’anticorpo si stacca più facilmente e può “viaggiare” oltre) e da una diminuzione della k_on (l’anticorpo non si lega subito alle prime cellule che incontra).
• Ancora più intrigante: potremmo migliorare la distribuzione anche diminuendo parallelamente k_on e k_off, mantenendo quindi la stessa affinità! Questo significa che non dobbiamo necessariamente sacrificare la forza del legame per ottenere una migliore penetrazione.

Passando agli esperimenti reali, abbiamo visto che il pertuzumab (che ha affinità simile al trastuzumab, ma k_on e k_off circa 5 volte più piccole) e il VK3VH6 (che ha una k_off simile al trastuzumab ma una k_on e un’affinità circa 30 volte inferiori) mostravano una distribuzione tumorale più omogenea rispetto al trastuzumab. Proprio come previsto dai nostri modelli!

Per quanto riguarda l’efficacia, sebbene le differenze non fossero sempre statisticamente schiaccianti (la biologia è complessa!), i coniugati di pertuzumab e VK3VH6 hanno mostrato tendenze verso un aumento del tempo di sopravvivenza nei topi rispetto ai coniugati di trastuzumab. Questo suggerisce che una migliore distribuzione potrebbe tradursi in un miglior controllo della malattia.

Perché la k_on è Così Importante?

Immaginate l’anticorpo che esce dal vaso sanguigno ed entra nel tessuto tumorale. Se ha una k_on molto alta, si legherà quasi istantaneamente alle prime cellule bersaglio che incontra. È come entrare in una stanza affollata e stringere la mano alla prima persona disponibile, senza avere la possibilità di raggiungere quelle in fondo. Se invece la k_on è più bassa, l’anticorpo ha più “tempo” per diffondere più in profondità prima di trovare il suo partner di legame. Questo permette una distribuzione più uniforme del “farmaco” che trasporta.

Questo è particolarmente vero per anticorpi ad altissima affinità con una k_off molto piccola (cioè che si staccano molto lentamente). In questi casi, una volta che l’anticorpo si è legato, è difficile che si stacchi per andare altrove prima che la cellula lo internalizzi. Quindi, ridurre la k_on diventa la strategia chiave.

Abbiamo anche confrontato direttamente trastuzumab e pertuzumab, che legano epitopi diversi di HER2 ma hanno tassi di internalizzazione cellulare simili. Le differenze osservate nella distribuzione tumorale sembrano quindi guidate proprio dalle loro diverse cinetiche di legame, in particolare dalla k_on più bassa del pertuzumab.

Considerazioni sulla Scelta del “Carico” (Payload)

Un altro aspetto da non sottovalutare è il tipo di “arma” (payload) che l’anticorpo trasporta. Alcuni farmaci hanno un “effetto spettatore” (bystander effect), cioè una volta rilasciati da una cellula bersaglio possono diffondere e uccidere anche le cellule vicine non direttamente colpite dall’anticorpo. Questo potrebbe mascherare i benefici di una migliore distribuzione dell’anticorpo stesso. Per il nostro studio, abbiamo preferito payload senza un marcato effetto spettatore (come SMCC-DM1 e la tossina proteica gelonina) per focalizzarci sull’impatto della distribuzione dell’anticorpo sull’efficacia.

Limiti e Prospettive Future

Certo, la strada è ancora lunga. I tumori sono eterogenei, non solo tra pazienti diversi, ma anche all’interno dello stesso tumore. La densità dei bersagli (gli antigeni) può variare, e questo influenza il comportamento degli anticorpi. Inoltre, la dimensione del tumore al momento del trattamento gioca un ruolo: la “binding site barrier” è più problematica nei tumori più grandi. Nei nostri esperimenti di efficacia, abbiamo iniziato i trattamenti su tumori relativamente piccoli; forse con tumori più grandi le differenze sarebbero state ancora più evidenti.

Sarà fondamentale continuare a esplorare come modulare k_on e k_off per ottimizzare non solo la penetrazione tumorale ma anche l’efficacia terapeutica, bilanciando il tutto con la potenziale tossicità verso i tessuti sani. L’obiettivo è trovare quel “punto dolce” cinetico che massimizzi l’arrivo del farmaco dove serve, minimizzando i danni altrove.

In conclusione, quello che emerge con forza è che nella progettazione di terapie anticorpali più efficaci, non possiamo limitarci a guardare solo quanto forte un anticorpo si lega. La velocità di associazione (k_on) è un parametro cruciale che merita molta più attenzione. Tra anticorpi con affinità simile, quelli con una k_on più bassa potrebbero rappresentare la nuova frontiera per superare le barriere fisiche e biologiche che i tumori solidi ci pongono davanti. Una piccola costante per un grande passo avanti nella lotta contro il cancro!

Fonte: Springer