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Il progetto propone potenziali applicazioni cliniche per la diagnosi precoce, per la prognosi ed il trattamento dei melanomi e di quelli oculare (M14), del carcinoma del colon (LoVo) e della prostata (CP), dell'osteosarcoma (OS) che, tra le neoplasie maligne, sono quelle a più alto impatto sociale. Come riportato negli obiettivi. Lo scopo del progetto è pertanto di sviluppare un nuovo approccio terapeutico contro varie forme di melanoma (epidermico, oculare) M14, CP, LoVo, OS, , che tragga vantaggio dall'elevato contenuto di poliamine endogene presenti nelle cellule tumorali, in quanto tali policationi possono diventare sorgenti di metaboliti citotossici, H2O2 ed aldeidi, in presenza di specifici enzimi. (Agostinelli et al. 2004). In questo modo le poliamine, le amino ossidasi e i loro prodotti di reazione possono diventare attori inaspettati di una nuova strategia per la terapia dei tumori. L'idea di utilizzare i metaboliti tossici delle poliamine come probabili candidati di un innovativo trattamento antitumorale viene da studi precedentemente effettuati in vitro ed in vivo dal gruppo di ricerca proponente. In questi studi è stato esplorato l'effetto dei metaboliti citotossici della spermina, H2O2 ed aldeidi, su linee cellulari tumorali (Agostinelli et al. 2009; Ohkubo et al. 2019), tra le quali il melanoma (M14), (l'adenocarcinoma del colon (LoVo), (Agostinelli 2006, 2014; Messineo 2020, F.Pacella 2020) e sui topi portatori di melanoma (B16-F0) (Averill-Bates et al. 2005). La crescita del melanoma nel topo è stata inibita mediante trattamento con BSAO libera e poliamine endogene (Averill-Bates et al. 2005). Un aspetto nuovo del progetto riguarda gli esperimenti di sopravvivenza cellulare che verranno effettuati anche in presenza di composti lisosomotropici, come la clorochina ed il docetaxel, in associazione con BSAO/spermina, allo scopo di potenziare l'azione citotossica dell' H2O2 ed aldeidi per una più promettente ed efficace terapia antitumorale. Nell'ambito del nostro studio l'associazione della BSAO/spermina con agenti naturali, appartenenti alla classe degli endocannabinoidi, come l'anandamide (AEA), verranno presi in considerazione. Gli endocannabinoidi sono molecole coinvolte in funzioni cardiovascolari, riproduttive e immunitarie. Con il presente progetto si cercherà inoltre di realizzare un avanzamento rispetto allo stato dell'arte, utilizzando la BSAO coniugata a polimeri biocompatibili e biodegradabili. Questo aspetto viene studiato soprattutto per il lento rilascio dei prodotti tossici, che si formano in seguito alla reazione di ossidazione enzimatica catalizzata dalla BSAO all'interno della massa tumorale, e capaci di indurre apoptosi invece di necrosi. Pertanto, nel caso di un futuro nuovo approccio terapeutico, la somministrazione esogena del substrato "poliamine" potrebbe non essere necessaria, poichè le cellule tumorali hanno concentrazioni di poliamine endogene più elevate (millimolare) rispetto alla concentrazione di spermina (od altre poliamine) utilizzata negli esperimenti in vitro (micromolare), condotti su cellule tumorali in coltura. Così, durante questa terapia innovativa, le poliamine possono essere rilasciate nell'ambiente extracellulare, quando le cellule tumorali sono danneggiate, per un processo a feedback, dagli stessi metaboliti della spermina formatisi in situ (Agostinelli et al. 2006c). Pertanto, l'obiettivo principale del progetto consiste nel valutare l'efficacia antitumorale del sistema BSAO/poliamine dopo somministrazione intraperitoneale della BSAO incapsulata nel liposoma e di brevi sequenze di miRNA veicolato mediante nanoparticelle. La somministrazione intraperitoneale della BSAO coniugata a polimeri biocompatibili (nanostrutture superparamagnetiche) o incapsulata in sistemi di trasporto (liposomi), verrà presa in considerazione per il lento rilascio dei prodotti tossici all'interno della massa tumorale, in neoplasie sensibili e multifarmaco resistenti (MDR). L'insorgere della MDR nei tumori è legata allo sviluppo di meccanismi che inducono resistenza alla morte per apoptosi. La variazione di espressione dei miRNA 21, 34, 146 e 221 validerà le proprietà antitumorali del sistema BSAO/spermina principalmente nei fenotipi MDR. Per la veicolazione si utilizzeranno, tra le altre, strutture liposomiali e nanoparticelle. Tra le caratteristiche queste strutture comprendono la mancanza di risposta immunitaria e infiammatoria. Inoltre, le nanoparticelle sono derivatizzate con acido ialuronico e colesterolo, un polimero biocompatibile e biodegradabile (Montanari et al. 2013). Se gli obiettivi saranno raggiunti, i risultati ottenuti potrebbero avere una generale e pronta trasferibilità nell'applicazione clinica per la ottimizzazione della terapia contro il fenotipo MDR del melanoma, dell'adenocarcinoma del colon, del carcinoma della prostata, e dell'osteosarcoma , con un impatto positivo per i pazienti, il Servizio Sanitario Nazionale ed anche in termini economici.