Oncologia sperimentale

Studio delle caratteristiche fenotipiche, genotipiche e metaboliche delle cellule staminali tumorali nel carcinoma epiteliale dell’ovaio e nel carcinoma polmonare

In particolare viene dedicata attenzione:

  • al profilo metabolico di tali cellule, che si è già rivelato diverso da quello della massa neoplastica;
  • alle loro caratteristiche genotipiche rispetto alla controparte non staminale;
  • al rapporto instaurato con le cellule del microambiente tumorale, in particolare la componente linfocitaria, macrofagica e fibroblastica.

Studio delle alterazioni metaboliche causate dall’inibizione del VEGF, uno dei principali bersagli della terapia anti-angiogenica, in modelli tumorali sperimentali

Abbiamo dimostrato che tali terapie causano un marcato abbassamento dei livelli di glucosio nei tumori e l’attivazione di una via del segnale chiamata LKB1/AMPK. Abbiamo inoltre stabilito che il protrarsi dell’inibizione dell’angiogenesi innesca un fenomeno di evoluzione metabolica del tumore, che porta a selezione di popolazioni tumorali con tratti metabolici diversi da quelli del tumore iniziale, come ad esempio un’aumentata attività glicolitica. La ricerca è attualmente orientata ad investigare la possibilità di contrastare più efficacemente la crescita tumorale mediante la combinazione di inibitori dell’angiogenesi e di farmaci diretti contro le vie metaboliche alterate nel corso del trattamento. Un secondo obiettivo è rappresentato dalla verifica del possibile valore predittivo di alcuni dei marcatori metabolici evidenziati dalle nostre ricerche nei modelli animali, quali LKB1/AMPK e MCT1/MCT4.

Potenziale replicativo cellulare dettato dalla interazione telomero/telomerasi

Mentre l’accorciamento del telomero, posto all’estremità dei cromosomi, attiva il programma di morte cellulare, la telomerasi che è in grado di sintetizzare le sequenze telomeriche previene la senescenza e morte cellulare. Poiché’ il telomero protegge le estremità dei cromosomi, un suo inappropriato accorciamento può generare instabilità genetica, evento cruciale nella oncogenesi. Di contro, l’attivazione inappropriata della componente catalitica della telomerasi (TERT), normalmente silente nelle cellule somatiche, è fondamentale per la formazione/accrescimento della massa neoplastica. I nostri studi sono focalizzati nello studio di:

  • TERT e telomero come marcatori prognostici nei tumori solidi:
  • TERT circolante come marcatore di risposta alla terapia, in particolare alla terapia neoadiuvante;
  • telomero come marcatore di immunosenescenza e fattore di rischio per l’insorgenza di tumore nella popolazione a rischio;
  • ruolo di TERT nella genesi di tumori associati ad infezioni virali, in particolare ai tumori correlati al virus di Epstein Barr. In particolare, lo studio in questo campo ha permesso di definire i meccanismi con cui TERT promuove la espressione delle proteine oncogene virali e ha evidenziato che TERT può svolgere funzioni extra-telomeriche. Questo la rende un target di interesse per la terapia antineoplastica.

Strategie multidimensionali per il trattamento delle leucemie linfoblastiche acute pediatriche refrattarie, come la leucemia linfoblastica acuta a cellule T (T-ALL)

I risultati di studi recentemente effettuati nel nostro laboratorio suggeriscono la possibilità di superare la resistenza di cellule leucemiche a trattamenti antineoplastici attraverso l’aumento dei livelli di specie reattive dell’ossigeno nei mitocondri: l’aumento di ROS mitocondriali induce la morte di cellule T-ALL refrattarie alle terapie convenzionali ma non uccide linfociti normali. Gli studi in corso sono mirati a verificare se la manipolazione dell’omeostasi dei ROS mitocondriali rappresenti un’efficace strategia terapeutica per i pazienti refrattari alla chemioterapia convenzionale.

Studio del ruolo del microambiente nella patogenesi di linfomi virus-correlati

È noto che l’interazione di cellule pre-maligne o cellule tumorali con la componente stromale può creare un microambiente permissivo alla progressione oncogena. Utilizzando come modello il linfoma primitivo delle cavità sierose (PEL) indotto dal virus oncogeno HHV8, abbiamo messo in evidenza che l’interazione tra cellule linfomatose e cellule mesoteliali, che rivestono le cavità sierose, gioca un ruolo cruciale nella patogenesi del PEL, e che il microambiente può rappresentare un target terapeutico per il controllo della progressione di questo linfoma.

Studio di biomarcatori correlati alla transizione epitelio-mesenchimale (EMT) in neoplasie ad alto grado di aggressività

La transizione epitelio-mesenchimale (EMT) di tipo III rappresenta un processo biologico attivo durante le fasi di progressione tumorale e conferisce alle cellule neoplastiche un fenotipo a maggior invasività. È stato inoltre dimostrato che il processo di EMT può generare cellule con caratteristiche di staminalità. Il meccanismo inverso è invece coinvolto negli stadi più tardivi del processo metastatico. Stiamo studiando il profilo di marcatori EMT/MET-correlati (fattori trascrizionali, proteine del citoscheletro e miRNA) in campioni di tessuto neoplastico di mesoteliomi pleurici maligni, sarcomi dei tessuti molli ad alto grado orfani di marcatori molecolari specifici e in campioni di carcinosi peritoneali per derivare set innovativi di biomarcatori con rilevanza prognostica e di possibile ausilio alla diagnostica.

Meccanismi patogenetici in Oncoematologia

Studio del ruolo di alcune vie di segnalazione di Hedgehog e di NOTCH1 nella progressione della T-ALL, con particolare riguardo ai fenomeni di resistenza alla terapia e delle alterazioni metaboliche. In aggiunta, utilizzo di nuove tecniche di next generation sequencing per valutare la clonalità che tutt’oggi viene valutata con la tecnica di elettroforesi capillare. Infine, data l’estrema variabilità molecolare all’interno dei linfomi non-Hodgkin tipo linfomi diffusi a grandi cellule B (DLBCL), che si traduce in una grande variabilità individuale nella risposta alla terapia e nella prognosi, stiamo studiando l’utilità della quantificazione di biomarcatori proteici tramite “custom protein arrays” come marcatori prognostici e predittivi di risposta alla terapia nei DLBCL.

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Immunologia del cancro

Immunoterapia dei tumori: nuove strategie di terapia cellulare adottiva e identificazione di biomarcatori di risposta

L’immunoterapia dei tumori rappresenta uno dei settori più promettenti in oncologia, in particolare grazie alla recente introduzione degli inibitori dei checkpoint immunologici (ICI) e di terapie cellulari con linfociti espansi in vitro e/o geneticamente modificati, in grado di colpire selettivamente ed eliminare i tumori. In questo ambito, il nostro laboratorio è attivo da anni nello sviluppo di popolazioni effettrici rappresentate da cellule T trasdotte con TCR transgenici (melanoma) o recettori chimerici per l’antigene (CAR; prostata), cellule citotossiche dirette contro virus oncogeni (EBV) e cellule killer indotte da citochine (CIK; tumori di differente istotipo). Inoltre, poiché l’introduzione degli ICI nella pratica oncologica impone l’identificazione di biomarcatori predittivi di risposta in grado di guidare la selezione dei pazienti, il laboratorio si sta focalizzando su approcci di “digital and quantitive pathology” finalizzati alla immunoprofilazione di campioni neoplastici FFPE per la determinazione quali/quantitativa dei vari subset linfocitari infiltranti il tumore, delle popolazioni macrofagiche e infiammatorie presenti e del loro stato di attivazione/funzionalità, e dell’espressione a livello sia della componente neoplastica che linfocitaria infiltrante delle molecole critiche bersaglio degli ICI (CTLA-4, PD-1, PD-L1), nell’ottica di identificare un immunoscore predittivo di risposta e/o tossicità.

Caratterizzazione fenotipica e funzionale delle cellule soppressorie di derivazione mieloide (MDSCs) in pazienti affetti da tumore

Lo sviluppo tumorale è caratterizzato dalla complessa comunicazione tra tumore e sistema immunitario. Il microambiente tumorale è caratterizzato dalla presenza di diverse cellule mieloidi regolatorie, tra cui le cellule soppressorie di derivazione mieloide (MDSCs), una popolazione eterogenea di cellule mieloidi capaci di sopprimere la risposta immunitaria. Recentemente è stato dimostrato che le MDSCs possono avere un ruolo nella progressione della malattia tumorale e nella risposta di pazienti a diversi trattamenti farmacologici. L’obiettivo di questa linea di ricerca è la definizione di marcatori e bersagli molecolari per identificare le MDSCs ed inibirne l’attività soppressoria attraverso:

  • caratterizzazione fenotipica delle diverse sottopopolazioni di MDSCs espanse in pazienti con tumori solidi sia a livello periferico che intratumorale;
  • studio di geni e microRNA che regolano la generazione e la funzione delle MDSCs allo scopo di identificare nuovi marcatori e meccanismi molecolari che possano essere target terapeutici;
  • analisi dei farmaci che interferiscono selettivamente con le MDSCs e studio del loro meccanismo d’azione.

Studio del ruolo delle cellule mieloidi nel microambiente ambiente tumorale e negli approcci immunoterapeutici

Nel microambiente tumorale, l’espansione di cellule mieloidi ad azione immunosoppressiva (MDSC) e macrofagi (TAM) può limitare l’efficacia di cellule T specifiche contro il tumore. Pertanto, un approccio razionale per aumentare l’efficacia dei trattamenti immunoterapeutici contro il cancro è rappresentato da strategie volte a eliminare o ripolarizzare le cellule mieloidi soppressive all’intero del tumore. Gli obiettivi dei nostri studi sono:

  • valutare le popolazioni cellulari mieloidi e linfocitarie infiltranti il microambiente tumorale in diversi modelli murini e nei pazienti;
  • studiare i meccanismi immunosoppressivi coinvolti, in particolare legati all’attività di enzimi quali arginasi ed ossido nitrico sintetasi;
  • individuare farmaci o sistemi molecolari in grado di bloccare l’attività di tali cellule immunosoppressive agendo direttamente sui meccanismi funzionali per combinarli con varie strategie immunoterapeutiche.

Studio del ruolo prometastatico dei macrofagi

Numerosi studi recenti dimostrano il ruolo prometastatico delle cellule mieloidi ed in particolare dei macrofagi infiltranti il tumore (TAM). Tuttavia il meccanismo molecolare attraverso cui queste cellule agiscono non sono completamente noti. l nostri obiettivi sono:

  • studiare l’espressione e il meccanismo di azione attraverso il quale alcune proteine espresse dai TAM favoriscono la formazione di metastasi;
  • individuare strategie per bloccare questi meccanismi;
  • valutare l’espressione di alcune di queste proteine come fattori prognostici nei pazienti.

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