Il Δ9-tetraidrocannabinolo (THC), principale componente attivo della Cannabis sativa, esercita i suoi effetti mimando sostanze endogene – gli endocannabinoidi anandamide e 2-arachidonoilglicerolo (2-AG) – che legano specifici recettori cannabinoidi situati nella membrana plasmatica. Sono stati identificati due principali recettori specifici dei cannabinoidi: CB1 e CB2. Il TRPV1 e i recettori attivati dal PPARs sono stati proposti come recettori endocannabinoidi, anche se il loro contributo preciso nel contesto del sistema endocannabinoide è ancora oggetto di dibattito. La maggior parte degli effetti dei cannabinoidi nel sistema nervoso centrale funzionano con l’attivazione del recettore CB1, tuttavia l’espressione del recettore CB1 non è limitata al sistema nervoso centrale poiché tale recettore è ampiamente espresso in molte posizioni diverse nell’organismo. Il recettore CB2 è stato inizialmente descritto come presente nel sistema immunitario, anche se diversi studi hanno dimostrato che è presente anche in cellule di altre origini tra cui astrociti e alcune popolazioni di neuroni. L’espressione dei recettori CB1 e CB2 si verifica in molti tipi di cellule tumorali, un evento che non corrisponde necessariamente all’espressione di questi recettori in cellule non trasformate dal tessuto da cui provenivano le cellule tumorali.
Il sistema endocannabinoide – costituito dagli endocannabinoidi, i loro recettori e le proteine coinvolte nella sintesi, trasporto e degradazione degli endocannabinoidi – esercita numerose funzioni regolatorie nell’organismo. Di conseguenza, la manipolazione farmacologica del sistema endocannabinoide viene studiata per il trattamento di molte malattie. In un contesto oncologico, i cannabinoidi hanno dimostrato di alleviare la nausea e il vomito indotti dalla chemioterapia e diversi farmaci a base di cannabinoidi (THC) sono approvati per questo scopo. I cannabinoidi inibiscono anche il dolore e il Sativex è stato approvato in Canada per il trattamento del dolore associato al cancro. Altri potenziali effetti dei cannabinoidi in oncologia includono la stimolazione dell’appetito e l’attenuazione dell’astenia. Oltre a queste azioni palliative dei cannabinoidi in pazienti oncologici, il THC e altri cannabinoidi mostrano effetti antitumorali in modelli animali di cancro.
Sistema endocannabinoide: ruolo nella generazione e progressione del tumore
Negli ultimi dieci anni si è accumulato un corpus di dati relativamente ampio sul ruolo del sistema endocannabinoide nella generazione e nella progressione dei tumori. In molti casi questi rapporti mostrano che i livelli di endocannabinoidi e dei loro recettori sono aumentati nel cancro, una situazione che frequentemente si correla con l’aggressività del tumore. Di conseguenza, anandamide e 2-AG hanno dimostrato di essere sovraespressi in diversi tipi di tumori tra cui glioblastoma multiforme (GBM), meningioma, adenoma ipofisario, carcinoma della prostata e del colon e sarcoma endometriale. Inoltre, i livelli circolanti di endocannabinoidi sono stati associati ad un aumento della progressione della malattia in un modello murino di melanoma metastatico e in campioni umani di questa patologia. Una situazione simile è stata proposta per i recettori dei cannabinoidi e gli enzimi degradanti gli endocannabinoidi. Quindi, il recettore CB1 è risultato essere sovraregolato nelle cellule di linfoma di Hodgkin e in epatocarcinoma cellulare indotto chimicamente. I livelli dei recettori CB1 sono anche aumentati e correlati alla gravità della malattia nei tumori ovarici epiteliali umani e sono stati proposti come fattori di prognosi sfavorevole in seguito a intervento chirurgico nel carcinoma colorettale in stadio IV.
Attività antitumorale dei cannabinoidi
Nonostante i suddetti dati contrastanti relativi al ruolo del sistema endocannabinoide nella generazione e nella progressione dei tumori, negli ultimi quindici anni molti studi diversi hanno dimostrato che gli agonisti del recettore cannabinoide (derivati dalla pianta, come il THC, endogeni come 2-AG e anandamide o sintetico – con affinità simili o diverse per i recettori CB1 e CB2 come WIN 55,2121-2 o JWH-133) esercitano effetti antitumorali in modelli sperimentali di cancro sostenendo che la stimolazione farmacologica dei recettori CB è antineoplastica. Tuttavia, un effetto di promozione del tumore dei cannabinoidi è stato proposto in pochi studi. Il trattamento con cannabinoidi promuove la morte delle cellule tumorali, altera l’angiogenesi tumorale e blocca l’invasione e la metastasi.
I cannabinoidi inducono la morte delle cellule tumorali
Il meccanismo dell’azione antitumorale dei cannabinoidi si basa, almeno in larga misura, sulla capacità di questi agenti di stimolare la morte delle cellule tumorali apoptiche mediate da autofagia. Pertanto, il THC lega i recettori dei cannabinoidi, che porta alla stimolazione della sintesi di sfingolipidi de novo e alla successiva attivazione di una via di segnalazione correlata allo stress ER che coinvolge l’up-regulation della proteina nucleare co-attivatore trascrizionale 1 (Nupr1, anch’esso denominato p8 ) e il suo effettore il pseudo-kinase tribbles homolog 3 (TRIB3). La stimolazione di questa via favorisce a sua volta l’autofagia tramite l’inibizione mediata da TRIB3 dell’asse AKT / mTORC1. L’autofagia è considerata principalmente un meccanismo citoprotettivo, sebbene la sua attivazione possa anche portare alla morte cellulare. Una serie di esperimenti ha dimostrato che l’autofagia è a monte dell’apoptosi nel meccanismo della morte cellulare indotta dai cannabinoidi. La diretta partecipazione del pathway autofagico all’azione antitumorale dei cannabinoidi è stata chiaramente dimostrata in diversi tipi di cellule tumorali [vale a dire, glioma, melanoma, cellule pancreatiche e del fegato epatico. Queste osservazioni supportano che questa via di segnalazione potrebbe essere un meccanismo generale mediante il quale l’attivazione dei recettori CB promuove la morte delle cellule tumorali. In ogni caso, meccanismi aggiuntivi (alcuni dei quali specifici per tipo di cellula) possono cooperare con questo percorso per innescare la morte delle cellule tumorali.
Cannabidiolo [CBD; un cannabinoide di derivazione vegetale con bassa affinità per i recettori dei cannabinoidi e altri cannabinoidi derivati dalla marijuana hanno anche dimostrato di scatenare l’apoptosi nelle cellule tumorali. La CBD produce queste azioni antitumorali – almeno in parte – tramite una maggiore produzione di specie reattive dell’ossigeno. È stato anche proposto che il CBD possa attivare i recettori TRPV2 per promuovere la morte delle cellule tumorali.
I cannabinoidi inibiscono l’angiogenesi, l’invasione e le metastasi
Oltre al già citato effetto di promozione della morte delle cellule cancerogene dei cannabinoidi, è stato dimostrato che il trattamento con questi composti normalizza la vascolarizzazione del tumore. Questi effetti sembrano fare affidamento sulla capacità dei cannabinoidi di inibire la stimolazione del percorso del fattore di crescita dell’endotelio vascolare (VEGF). Pertanto, vari componenti del percorso attivato dal VEGF, come le forme attive dei suoi recettori meglio affermati (VEGFR1 e VEGFR2), hanno dimostrato di essere down-regolati in risposta al trattamento con cannabinoidi in diversi tipi di cancro. Allo stesso modo, l’attivazione dei recettori dei cannabinoidi inibisce la migrazione e la proliferazione e induce l’apoptosi nelle cellule endoteliali vascolari che potrebbero anche contribuire all’effetto antiangiogenico dei cannabinoidi. Inoltre, è stato dimostrato che i cannabinoidi riducono la formazione di masse tumorali distanti in modelli animali di metastasi spontanee e indotte. Inoltre, questi composti inibiscono la migrazione, l’adesione e l’invasività di diversi tipi di cellule tumorali. Questa attività anti-metastatica dei cannabinoidi si basa, almeno in parte, sulla regolazione delle proteasi extracellulari e dei loro inibitori. Diverse osservazioni sostengono che il pathway di segnalazione correlato allo stress ER coinvolto nella stimolazione della morte delle cellule tumorali mediate dall’autofagia può anche svolgere un ruolo nel controllo di queste azioni dei cannabinoidi. Da notare, il CBD esercita un significativo effetto antitumorale – e specificamente l’inibizione di invasività e mestastasi – in diversi modelli animali di cancro che agiscono indipendentemente dai recettori dei cannabinoidi. Questo effetto della CBD si basa – almeno in parte – sulla downregulation di ID-1 (inibitore del fattore di trascrizione del DNA binding-1). Vale la pena di notare che altri fattori di crescita [come il ligando del recettore del fattore di crescita epidermico legato all’eparina (EGFR) ligando amphiregulin] sono stati implicati nella resistenza all’azione antitumorale dei cannabinoidi. Quindi il blocco farmacologico di EGFR, potenzia l’azione di promozione della morte cellulare del THC in colture di cellule di glioma. Queste osservazioni suggeriscono che il targeting della via EGFR può anche essere una strategia terapeutica per migliorare l’attività antitumorale dei cannabinoidi. Resta da investigare se questi o altri meccanismi possano svolgere un ruolo rilevante nel promuovere la resistenza all’azione anti-cancro dei cannabinoidi in altri tipi di tumore.
Verso l’uso di terapie combinatorie basate sui cannabinoidi
Le attuali strategie per combattere il cancro si basano sull’uso di terapie anticancro combinate, poiché questo approccio consente il targeting simultaneo della crescita del tumore, a diversi livelli. In accordo con questa linea di ragionamento, la somministrazione combinata di cannabinoidi con altri agenti antitumorali ha dimostrato di agire sinergicamente per inibire la crescita del tumore. Di conseguenza, il trattamento con THC e TMZ esercita una forte azione anti-cancro negli xenotrapianti generati con cellule di glioma. È importante sottolineare che questo effetto si verifica anche nei tumori resistenti alla TMZ. Allo stesso modo, i topi trattati con TMZ e THC non hanno mostrato segni di tossicità. La maggior parte dei pazienti con glioblastoma viene trattata con TMZ, e quindi questi risultati supportano che la somministrazione combinata di TMZ e cannabinoidi potrebbe essere sfruttata per la gestione del glioblastoma. Allo stesso modo, un altro studio eseguito con cellule di cancro al pancreas ha mostrato che la gemcitabina (l’agente di riferimento per il trattamento del cancro del pancreas) agisce in sinergia con diversi agonisti dei cannabinoidi per ridurre la vitalità cellulare. Altri studi hanno dimostrato che anandamide e HU-210 aumentano l’attività antineoplastica di paclitaxel e 5-fluorouracile.
Un altro approccio è stato quello di valutare l’attività antitumorale della combinazione di THC e CBD. Pertanto, la somministrazione di questi due agenti migliora l’attività antitumorale del THC e diminuisce le dosi di THC necessarie per produrre l’inibizione della crescita tumorale. Inoltre, la somministrazione combinata di THC, CBD e TMZ produce una fortissima diminuzione della crescita di xenotrapianti generati con cellule di glioma anche quando vengono impiegate basse dosi di THC. Inoltre, la somministrazione di THC e CBD ha anche migliorato gli effetti antitumorali delle radiazioni in un modello di glioma murino ortotopico. Poiché la CBD allevia alcuni degli effetti indesiderati indesiderati del THC (ad esempio, la disordinazione, le convulsioni e gli eventi psicotici), la sua somministrazione in combinazione con THC può aiutare a migliorare la tollerabilità ai medicinali contenenti questo agente o altri agonisti dei recettori cannabinoidi. Seguendo questa linea di ragionamento vale la pena notare che C. sativa produce ~ 108 diversi cannabinoidi e, a parte il CBD, alcuni di essi possono aiutare a ridurre gli indesiderati effetti collaterali del THC o altre attività terapeutiche. Pertanto, oltre all’utilizzo di sostanze pure (come THC e CBD) per lo sviluppo di studi clinici per studiare l’efficacia dei cannabinoidi come agenti antitumorali, un possibile approccio aggiuntivo potrebbe essere l’utilizzo di estratti di cannabis con quantità precisamente definite di THC, CBD e altri cannabinoidi.
Verso lo sviluppo di studi clinici per testare l’efficacia dei cannabinoidi come agenti antitumorali
Nonostante la notevole quantità di ricerche precliniche sulle potenziali applicazioni terapeutiche dei cannabinoidi, l’uso di farmaci a base di cannabis nella pratica clinica è limitato agli usi palliativi in alcune malattie. Tuttavia, i dati preclinici accumulati durante l’ultimo decennio hanno stimolato l’interesse a sviluppare ulteriori studi clinici volti a indagare il potenziale valore terapeutico di questi composti in diverse malattie e in particolare il loro potenziale come agenti antitumorali. Il primo di questi studi è stato uno studio clinico pilota di Fase I in cui 9 pazienti con glioblastoma ricorrente in crescita attiva che avevano precedentemente fallito la terapia standard sono stati sottoposti a somministrazione intracranica di THC. La consegna di cannabinoidi in queste condizioni era sicura. Allo stesso modo, effetti indesiderati significativi non sono stati osservati nei pazienti dello studio. Inoltre, l’analisi dei risultati ottenuti in questo studio ha suggerito che alcuni pazienti hanno risposto – almeno in parte – al trattamento del THC. È importante sottolineare che le analisi di campioni ottenuti da 2 pazienti in questo studio prima e dopo il trattamento con THC hanno indicato che la somministrazione di questo cannabinoide era correlata all’attivazione dei meccanismi che precedentemente erano stati coinvolti nell’attività antitumorale del THC in modelli animali di cancro, ad esempio stimolazione di autofagia e apoptosi, inibizione della proliferazione cellulare, diminuzione della segnalazione VEGF e MMP-2 down-regulation. Questi risultati incoraggianti hanno favorito l’interesse per l’utilizzo dei cannabinoidi nelle terapie del cancro. Tuttavia, hanno anche sottolineato la necessità di ulteriori studi preclinici e clinici volti a ottimizzare l’uso dei cannabinoidi.
In linea con questa idea e sulla base delle osservazioni descritte nella sezione precedente che mostra che la combinazione di THC, CBD e TMZ migliora l’attività antitumorale di ciascuno di questi agenti antineoplastici, è in corso uno studio clinico di fase 1/2 in pazienti con GBM ricorrenti per valutare la sicurezza e l’efficacia della somministrazione del farmaco a base di cannabinoidi Sativex in concomitanza con TMZ (NCT01812603 e NCT01812616). Un’alta percentuale di GBM di nuova diagnosi presenta una resistenza innata a TMZ (Mrugala, 2013). Questa resistenza è stata correlata con diverse alterazioni molecolari, inclusa la metilazione del promotore della metilguanina-DNA metiltransferasi (MGMT). I dati preclinici sostengono che la combinazione di cannabinoidi e TMZ esercita una forte azione antitumorale anche quando MGMT è sovraespresso (Torres et al., 2011) suggerendo quindi che questo tipo di terapia potrebbe potenzialmente contribuire a migliorare la risposta complessiva al trattamento con TMZ nel glioblastoma .
Anche i cannabinoidi sintetici vengono valutati in studi clinici. Ad esempio, dexanabinol, [un enantiomero HU-210 (un agonista del recettore cannabinoide misto CB1 / CB2) che non si lega con un’affinità significativa ai recettori dei cannabinoidi ma agisce invece un antagonista del recettore NMDA, è attualmente sottoposti a studi di Fase 1 per il trattamento del tumore al cervello e tumori solidi avanzati (NCT01489826).
Conclusioni e direzioni future
Nonostante l’esistenza di rapporti conflittuali relativi al ruolo del sistema endocannabinoide nella generazione e progressione del cancro e numerosi rapporti che indicano un possibile ruolo immuno-soppressore dei cannabinoidi promosso dal tumore (Cudaback et al., 2010; Hart et al., 2004; McKallip et al., 2005; Zhu et al., 2000) un ampio corpus di evidenze scientifiche supportano fortemente il THC e altri agonisti cannabinoidi
azioni antitumorali nei modelli preclinici di cancro (inclusi topi immuno-competenti) attraverso un meccanismo d’azione consolidato. Vi è anche una buona prova che i cannabinoidi migliorano l’attività antitumorale degli inibitori di TMZ e ALK in modelli animali di glioma. Queste osservazioni forniscono una dimostrazione preclinica del fatto che i cannabinoidi potrebbero aumentare l’efficacia dei farmaci citotossici classici almeno nel glioblastoma (Figura 1). Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per analizzare l’efficacia di queste combinazioni di farmaci in altri tipi di cancro e per identificare ulteriori combinazioni di farmaci a base di cannabinoidi che potrebbero essere utili per il trattamento del glioma o di altri tipi di cancro. Allo stesso modo, sono necessarie ulteriori ricerche per identificare i meccanismi molecolari di cross-talk che si attivano all’esposizione di cellule cancerogene ai cannabinoidi in combinazione con diversi agenti chemioterapici.