Programma di diagnosi precoce e analisi del rischio di sviluppare un tumore

Molecole spia per identificare i tumori in fase precoce

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Si raccolgono cellule del midollo
osseo di modelli sperimentali.
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Nelle cellule si analizzano i geni
espressi, i microRNA, le proteine.
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Si identificano potenziali
biomarcatori nel sangue.
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Si valuta in modelli sperimentali e nei
campioni clinici di pazienti il ruolo dei
biomarcatori nel prevedere la prognosi.
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Si studiano le interazioni tra tumore
e microambiente che lo circonda.
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Si utilizzano sia modelli di
tumore/microambiente, sia
tessuti da pazienti.
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Vengono effettuate analisi a livello
di RNA, microRNA e proteine.
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Si cercano caratteristiche
dell’interazione utili
per la diagnosi precoce.
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Si cercano caratteristiche
dell’interazione legate
all’aggressività della malattia.
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Si parte da campioni di sangue
prelevati dai pazienti.
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Si eseguono studi “esploratori”
su microRNA e proteine.
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Si selezionano liste di microRNA
e proteine che possono essere utili
in clinica per…
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determinare il rischio
di malattia
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la diagnosi precoce.
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distinguere tra forme aggressive
e indolenti del tumore.
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Esami dei microRNA associati alla
TAC spirale e ad altri esami clinici
permettono di identificare profili
molecolari di rischio.
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I biomarcatori e i test
sviluppati sono valutati
in ampi studi clinici.
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Cambiamenti nel microambiente tumorale come strumenti di diagnosi precoce e valutazione dell’aggressività del tumore.

Per ridurre in modo significativo l’impatto del cancro sulla salute sono fondamentali la diagnosi precoce, la comprensione dei meccanismi che portano alla progressione della malattia e l’identificazione delle molecole e delle caratteristiche genetiche che rendono un tumore più aggressivo rispetto a un altro. Ma bisogna stare attenti anche all’ambiente che circonda il tumore, dal momento che le cellule vicine a quelle malate sono le prime a “sentire” la malattia e spesso si modificano di conseguenza o modificano il loro modo di comunicare con l’esterno. Il microambiente tumorale è il punto focale del programma coordinato per i primi tre anni da Marco Pierotti, ex direttore scientifico dell’Istituto nazionale tumori di Milano, e ora da Gabriella Sozzi, in forza allo stesso Istituto. Si studiano in particolare melanomi, carcinomi del polmone, del colon-retto, del seno e della prostata alla ricerca di biomarcatori presenti nel sangue che possano aiutare nella diagnosi precoce o nella prognosi della malattia. Inoltre, grazie a indagini sui livelli di espressione di geni e microRNA (piccoli frammenti di materiale genetico con funzione regolatoria) sia del tumore sia dell’ambiente che lo circonda, si cerca di determinare caratteristiche specifiche delle diverse fasi del tumore e dei diversi tipi di malattia che mostrano gradi di aggressività differenti. L’obiettivo dei ricercatori è la validazione e lo sviluppo di “kit” diagnostici per la valutazione del rischio, la diagnosi precoce e la definizione di marcatori prognostici in grado di distinguere tra forme aggressive e meno aggressive di una malattia identica in apparenza. Tutti i dettagli del programma sono descritti anche in un sito web dedicato.

Un cambio netto di prospettiva ha spinto i ricercatori coinvolti nel programma a studiare con attenzione cosa accade attorno al tumore, passando da una visione “tumore-centrica”, che vede le cellule tumorali come protagoniste della ricerca, a una centrata invece sul dialogo tra il tumore e ciò che lo circonda. Grazie all’uso di modelli sperimentali, è possibile studiare passo per passo l’evoluzione della malattia e fotografare i cambiamenti che avvengono anche nelle fasi più precoci, non ancora visibili con le classiche tecniche di diagnosi. L’attenzione si concentra in particolare sul midollo – dal quale derivano le cellule del sangue – alla ricerca di segnali (proteine, geni e microRNA) che aiutano a identificare cambiamenti e risposte legate allo sviluppo del tumore. Tutto origina dall’ipotesi che le cellule dello stroma (una struttura fibrosa fatta soprattutto di tessuto connettivo che circonda gli organi) possano “sentire” gli stadi precoci della trasformazione tumorale e inviare segnali che raggiungono il midollo osseo attraverso il sangue. Intercettare questi segnali potrebbe portare a una diagnosi precoce. Lo studio del midollo osseo come “sensore” di trasformazione tumorale è stato dapprima effettuato in modelli murini di tumori della mammella dove è stato possibile evidenziare modificazioni nella morfologia e specifici profili di espressione genica associati alle diverse fasi della trasformazione neoplastica. Con questo approccio, e grazie anche alla messa a punto di uno specifico software per l’analisi dei dati ideato da un’unità esterna (Università di Palermo), è stato generato un gruppo di promettenti biomarcatori che circolano nel sangue e che sono ora in fase di validazione anche nell’uomo.

Con chi parlano le cellule del tumore nelle diverse fasi della crescita della malattia? E cosa si dicono i partecipanti a questa conversazione cellulare? Nel dialogo in cui il tumore e il microambiente si scambiano informazioni, hanno un ruolo di primo piano i fibroblasti, cellule che sono diventate il centro di una parte del programma di ricerca. Studiando sia i fibroblasti interni al tumore (chiamati CAF – fibroblasti associati al cancro) sia quelli distanti dalla sede della malattia, i ricercatori stanno cercando di identificare e decifrare i segnali (proteine e microRNA) che mediano il dialogo fra il tumore e il microambiente e l’influenza dei fibroblasti sulla crescita tumorale. Finora sono stati per esempio identificati alcuni microRNA (frammenti di RNA con funzione regolatoria) che sono in grado di potenziare la crescita tumorale sia in tumori della prostata sia del polmone. Inoltre dall’analisi di culture primarie di fibroblasti prelevati da pazienti è stato identificato un profilo di espressione genica efficace nel distinguere una stroma attivato pro-tumorigenico che potrebbe essere utilizzato come classificatore prognostico. Altro protagonista indiscusso del dialogo è la matrice extracellulare, la parte di tessuto che si trova tra una cellula e l’altra, costituita da numerose proteine e fattori di crescita e da fluidi nei quali sono presenti anche antigeni (molecole riconosciute da specifici anticorpi). Proprio all’interno della matrice extracellulare i ricercatori coinvolti nel progetto hanno identificato un profilo di espressione di geni, indicato nel suo complesso come ECM3, che indica un tumore del seno con caratteristiche particolarmente aggressive e può quindi rappresentare uno strumento per definire la prognosi e la risposta al trattamento.

Nasce proprio dal lavoro svolto sul tumore del polmone l’idea di fondo del questo programma finanziato dai fondi AIRC 5 per mille: identificare nel sangue marcatori che aiutino a diagnosticare la malattia in fase precoce.
Già nel 2011, grazie a un ampio studio chiamato MILD, i ricercatori dell’Istituto nazionale tumori di Milano avevano identificato un gruppo di 24 microRNA presenti nel sangue e potenzialmente in grado di aiutare la diagnosi precoce del tumore del polmone nelle persone a rischio (forti fumatori) in associazione alla TC spirale, un esame oggi in uso per la diagnosi del carcinoma polmonare.
Questo gruppo di microRNA è un efficace classificatore di rischio ed è oggi in avanzata fase di validazione clinica: è quasi completato l’arruolamento dei 4.000 partecipanti al nuovo studio bioMILD, i quali, oltre alla TC spirale, saranno sottoposti al test di rischio basato sui 24 microRNA identificati.
Il risultato del test, un semplice prelievo di sangue, serve a decidere il trattamento: chi ha un risultato di rischio medio-alto viene richiamato per i controlli assieme a chi ha una TC spirale indeterminata o positiva. Una volta raccolti e analizzati i dati all’ingresso nello studio, bisogna seguire i partecipanti nel tempo per vedere quanto un rischio alto o intermedio emerso dal test sia efficace nel prevedere il futuro sviluppo di un tumore. Ma non è tutto: i ricercatori stanno anche studiando la funzione dei 24 microRNA identificati per capire, per esempio, se sono anche messaggeri tra cellule o possono essere utilizzati come bersagli o strumenti per nuove terapie.

L’espressione “tumore del seno” non indica un’unica malattia, ma un insieme di patologie caratterizzate da “firme molecolari” differenti. È importante quindi studiare le caratteristiche molecolari del tumore, ma è altrettanto importante valutare come l’ambiente esterno ne influenzi la progressione. In questo complesso scenario si muovono i ricercatori che hanno già identificato un gruppo di microRNA derivati dal microambiente tumorale nel modello murino potenzialmente in grado di identificare le fasi precoci di sviluppo del tumore mammario e di distinguere i tumori più aggressivi, già in fase di valutazione in campioni di tessuto prelevati in passato da pazienti e conservati presso l’Istituto nazionale tumori.
Ci sono però anche le proteine: grazie a una tecnica nota come spettrometria di massa, è stato possibile identificare un gruppo di peptidi (piccoli frammenti di proteine) che possono identificare la presenza o l’assenza del tumore. La funzione e l’esatta identità di questi peptidi al momento non sono note e il loro ruolo deve essere valutato in casistiche più ampie di pazienti prima di poter trarre conclusioni definitive.
Infine, ma certo non meno importante, è iniziato da poco anche un altro filone del programma che include donne che si sono sottoposte a mammografia e sono state richiamate per esami di accertamento (biopsia) dopo la scoperta di noduli sospetti. Sono disponibili i campioni di plasma delle donne che hanno preso parte allo screening e questo consentirà ai ricercatori di validare la presenza di specifici microRNA e proteine circolanti capaci di distinguere chi ha davvero un nodulo tumorale maligno e chi invece ha un nodulo benigno (identificato dalla mammografia, ma in realtà “falso positivo”).

Nella classifica dei tumori più comuni, quello del colon-retto occupa il secondo posto per le donne e il terzo per gli uomini. La prevenzione, anche in questo caso, è uno degli strumenti più efficaci per battere la malattia e oggi, grazie a semplici esami di screening, come la ricerca del sangue occulto nelle feci (FIT), anche la diagnosi precoce è una realtà. Proprio dalle persone che si sottopongono agli screening parte il lavoro di ricerca di nuovi marcatori, portato avanti dagli esperti che all’interno del programma si occupano di tumore del colon-retto. Sono stati infatti raccolti e sono in corso di analisi i campioni di sangue delle persone (oltre1.400) coinvolte nello screening FIT promosso dall’Azienda sanitaria locale di Milano e che dopo un risultato positivo al test, si sottopongono a colonscopia in 10 ospedali, incluso l’Istituto nazionale tumori di Milano. In un primo gruppo di circa 140 individui, sono stati già identificati e validati otto microRNA che potrebbero diventare strumenti preziosi per una diagnosi precoce ed estremamente precisa del tumore del colon-retto.

Alcuni pazienti con tumore della prostata non sono sottoposti a interventi chirurgici o a trattamenti di chemio o radioterapia dopo la diagnosi, ma sono inseriti in un programma di “sorveglianza attiva”. Si tratta di osservare il tumore con esami e controlli più frequenti e intervenire solo nel caso in cui la malattia cominci a progredire. A oggi, però, non esiste un test che permetta di dire con certezza quali pazienti in sorveglianza attiva abbiano tumori “indolenti”, ovvero destinati a non progredire, e quali abbiano invece neoplasie a maggior rischio di progressione. Partendo ancora una volta dagli studi con modelli preclinici, i ricercatori sono riusciti a identificare un gruppo di microRNA potenzialmente in grado di distinguere i tumori indolenti da quelli destinati a progredire e questi risultati sono ora in fase di validazione su una più ampia casistica di pazienti seguiti presso l’Istituto nazionale tumori di Milano e coinvolti nello studio PRIAS. Dopo queste prime valutazioni su casistiche interne, si passerà alla validazione anche sulle casistiche internazionali. Se confermati, questi risultati permetteranno di scegliere per alcuni pazienti la sorveglianza attiva, avendo una maggiore sicurezza che la malattia è destinata a non progredire.

Dal punto di vista scientifico, il melanoma rappresenta un tumore piuttosto interessante per quanto riguarda l’interazione della malattia con l’ambiente che la circonda. In particolare, per questo tumore della pelle è fondamentale lo stato immunologico e soprattutto infiammatorio del paziente. Il gruppo di ricerca impegnato in questa parte del programma vanta un’esperienza ventennale nel campo dell’immunologia e dell’immunoterapia del melanoma e si propone di identificare i marcatori associati al dialogo tra cellule di melanoma e le componenti delle cellule del midollo dell’ospite per capire quali sono i pazienti con maggior rischio di progressione.
Nel sangue dei pazienti con melanoma ci sono cellule che aiutano la progressione del tumore bloccando la risposta immunitaria che lo dovrebbe contrastare e ciò avviene forse perché il midollo è influenzato da fattori associati a piccolissime vescicole (esosomi) rilasciate dal tumore. Ecco perché si cerca di intercettare nel plasma queste molecole che potrebbero essere un segno precoce di malattia più aggressiva. Con l’analisi a livello di geni, microRNA e proteine su una grande casistica di campioni di melanoma, disponibile nell’Istituto nazionale tumori di Milano, che saranno poi validati in casistiche internazionali, si cercano quindi marcatori utili per prevedere la prognosi della malattia e aiutare il medico nella scelta del trattamento più efficace.

Gabriella
Sozzi

si è laureata a pieni voti in biologia all’Università di Milano e specializzata a pieni voti con lode in citogenetica umana presso la Facoltà di Medicina e Chirurgia dell’Università di Pavia. Dal giugno 1980 al 1998 ha ricoperto il ruolo prima di Ricercatore associato e poi di Assistente di ruolo presso la Divisione di oncologia sperimentale A, Istituto nazionale per lo studio e la cura dei tumori di Milano. Dal 1998 al luglio 2009 è stata Direttore dell’Unità operativa semplice “Citogenetica e citogenetica molecolare” nel Dipartimento di oncologia sperimentale e successivamente, da agosto 2009 è stata nominata responsabile della Struttura complessa “Genomica tumorale” nel Dipartimento di oncologia sperimentale e medicina molecolare (DOSMM) presso la Fondazione IRCCS Istituto nazionale tumori di Milano. Ha trascorso numerosi periodi all’estero, a New York (USA) presso il Memorial Sloan Kettering Cancer Center con una Borsa di studio di AIRC (1988), a Houston (USA) presso il M.D. Anderson Cancer Center (1993) e a Philadelphia (USA) nei laboratori del Kimmel Cancer Cancer Center (1996). È Presidente eletto della Società italiana di cancerologia (SIC), membro del Scientific Advisory Board dell’ American-Italian Cancer Foundation (AICF), editor associato del Journal of Thoracic Oncology e, dal 2016, membro del Comitato tecnico scientifico (CTS) di AIRC. È autore di 200 pubblicazioni scientifiche su giornali internazionali con Impact Factor.

Il sito internet del programma
www.ederaproject.it

Questo programma è stato realizzato grazie ai fondi raccolti col 5 per mille. Scopri di più

  • NOME DEL BANDO

    Programma di diagnosi precoce e analisi del rischio di sviluppare un tumore

  • RESPONSABILE

    Gabriella
    Sozzi

  • ISTITUTO OSPITANTE

    Istituto nazionale tumori – Milano

  • IMPORTO STANZIATO

    € 9.371.829,95

  • NOME DEL BANDO

    Estensione programma di diagnosi precoce e analisi del rischio di sviluppare un tumore

  • RESPONSABILE

    Gabriella
    Sozzi

  • ISTITUTO OSPITANTE

    Istituto nazionale tumori – Milano

  • IMPORTO STANZIATO

    € 3.360.000,00

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