Negli eucarioti i principali meccanismi molecolari di modulazione della struttura cromatinica sono indotti da fattori di rimodellamento della cromatina ATP-dipendente, da modificazioni covalenti post-trascrizionali all'estremità N-terminale degli istoni del core e dalla metilazione del DNA. Se questi contribuiscono allo stabilimento e al mantenimento dello stato epigenetico, appare evidente come la loro alterazione strutturale e/o funzionale abbia un ruolo cruciale nell'insorgenza di malattie epigenetiche quali il cancro. Per una comprensione delle dinamiche della cromatina nelle cellule normali e tumorali, essenziale per l'individuazione di più efficaci terapie molecolari del cancro, si sono intrapresi studi che utilizzano la leucemia promielocitica acuta (LAP), come sistema modello, per definire la gerarchia spazio-temporale degli eventi molecolari indotti dal fattore di trascrizione alterato su specifici geni bersaglio. Alla base dell'insorgenza della LAP vi è una traslocazione cromosomica, responsabile della formazione della proteina di fusione PML-RARalfa. Questa induce un aberrante reclutamento di fattori modificanti la cromatina al promotore dei geni bersagli eucromatici, che specificano passaggi critici nel differenziamento ematopoietico, determinando uno stato trascrizionale stabilmente inattivo, con conseguente blocco del differenziamento dei mielociti nelle cellule del sangue mature.
Ci proponiamo di testare i "farmaci epigenetici" per manipolare i pathway epigenetici alterati nella LAP. Utilizzando come modello sperimentale topi affetti dalla LAP, si è dimostrato come in questi
topi il fenotipo leucemico possa essere indotto in remissione in seguito a trattamento con l'acido valproico -VPA- (HDACi). Vagliando l'effetto biologico ottenuto, è emerso che la remissione della malattia è dovuta all'apoptosi selettiva dei blasti leucemici indotta dal VPA. In seguito a trattamento con VPA, solo le cellule neoplastiche vanno incontro a morte cellulare programmata mediante l'induzione dei membri della super famiglia dei "death receptor" (DR5, Fas, TRAIL e FasL) e quindi con un effetto p53-indipendente.
Recentemente si è dimostrato che PML-RARalfa è in grado di reclutare DNA metiltrasferasi (DNMTs) e dirigere la metilazione del DNA e la deacetilazione degli istoni al promotore dei geni bersaglio determinando uno stato di silenziamento della trascrizione. Gli inibitori delle DNA metiltrasferasi (DMNTi), come ad es la 5-aza-2'deossicitidina (decitabina, DAC) essendo in grado di riattivare velocemente l'espressione di geni epigeticamente silenziati, sono stati affiancati agli HDACi nella terapia genica. Intendiamo, quindi, testare in vivo le potenzialità dei possibili co-trattamenti con VPA, DAC e ATRA sui modelli animali di leucemia promielocitica acuta e poi analizzare i ruoli in vitro e in vivo di ciascun farmaco per poter definire i target delle diverse molecole.