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L’Unità di Genomica Tumorale studia la patogenesi molecolare del cancro polmonare, una malattia che costituisce un problema sanitario importante in termini di morbidità e mortalità con stime di sopravvivenza a 5 anni intorno al 15% circa. Usando un approccio integrato che combina biologia cellulare e molecolare, biochimica e farmacologia, ci prefiggiamo di identificare nuovi meccanismi patogenetici nel cancro polmonare e nuove modalità di diagnosi precoce e di trattamento. Il programma di ricerca include l’analisi delle alterazioni (epi)genetiche, fenotipiche e studi funzionali volti alla delucidazione del contributo del tumore e del suo microambiente nel processo di cancerogenesi. Si articola in diverse linee di ricerca, di base e traslazionale, tra loro collegate al fine di affrontare in maniera integrata diversi aspetti che vanno a comporre la complessità del cancro polmonare. L’intento finale degli studi traslazionali è la messa a punto di test molecolari altamente sensibili e di possibile applicazione clinica che utilizzino un pannello di biomarcatori innovativi da implementare in studi clinici di screening e per la diagnosi, la prognosi e il monitoraggio clinico di pazienti con cancro polmonare. Nel settore dei biomarcatori circolanti abbiamo attivato progetti di ricerca produttivi e di successo in un’area quale lo screening del cancro polmonare, di alta rilevanza per il Sistema Sanitario Nazionale di tutte le Nazioni.

I nostri studi sono finanziati da AIRC (Investigator Grants e programma Speciale 5X1000 ), Ministero della salute e National Cancer Institute (USA).

I due GLs, Ugo Pastorino, chirurgo toracico con consolidata esperienza negli studi di screening del cancro polmonare e Gabriella Sozzi, genetista con una solida conoscenza della biologia, genetica e biomarcatori nel cancro polmonare, hanno esperienza complementare e collaboreranno nell’avanzamento del progetto. Basandosi sui risultati degli studi precedenti hanno lanciato un trial di screening prospettico su 4000 volontari, bioMILD, per testare la performance del classificatore di rischio a tre livelli MSC (alto, intermedio, basso) basato su 24 microRNA plasmatici in combinazione con low-dose computed tomography (LDCT). bioMILD è un trial di screening unico e primo nel suo genere, che combina un biomarcatore molecolare e uno radiologico e che raccoglie un numero elevatissimo di campioni biologici utili per validare un largo numero di differenti biomarcatori che potranno anche essere resi disponibili alla comunità scientifica per testare i marcatori più promettenti generati da altri studi.

Nei nostri studi precedenti abbiamo identificato un classificatore di rischio a 3 livelli (MSC High, H; Intermediate, I; Low, L) basato su 24 miRNAs plasmatici con potenziale predittivo, diagnostico e prognostico in soggetti arruolati in trials di screening per cancro polmonare con LDCT. Analisi di espressione di miRNAs (real-time e ibridazione in situ) nelle cellule, nel loro terreno condizionato e nei tessuti polmonari hanno rivelato un’origine stromale e immunitaria di diversi miRNAs componenti il classificatore supportando l’utilità dei biomarcatori generati dall’interazione dinamica tra cellule tumorali, microambiente e risposta immune dell’ ospite per la determinazione del rischio e la diagnosi precoce del cancro polmonare.

 

Ruolo nel progetto, programma sperimentale

L’eccellente performance clinica del test MSC nel contesto dei programmi di screening per cancro polmonare è già stata validata in due datasets di campioni raccolti prospetticamente e analizzati retrospettivamente. Dal momento che la fase finale di validazione di un biomarcatore è provarne l’utilità in studi prospettici nel 2013 abbiamo lanciato un trial di screening prospettico, bioMILD, su 4000 volontari per testare la performance del classificatore di rischio MSC in combinazione con LDCT. A gennaio 2016 abbiamo completato l’ arruolamento ed eseguito i tests MSC-LDCT al baseline in 4119 volontari. Dal momento che gli studi di screening necessitano di un prolungato follow-up per raggiungere un numero significativo di eventi, lo studio si estenderà fino a fine del 2018 raggiungendo così un follow up di 3 anni per tutti i soggetti arruolati. Inoltre AIRC ci ha supportato a estendere l’arruolamento nel progetto di altri 2000 volontari allo scopo di aumentare la potenza statistica dello studio. Arruoleremo dunque ulteriori 2000 volontari forti fumatori (≥ 30 p/y ) con livelli plasmatici di proteina C-reattiva (PCR)>2mg/L, che rappresentano un gruppo a più elevato rischio per cancro polmonare aumentando quindi del doppio il numero di casi attesi nello studio.

Durante il progetto utilizzeremo la combinazione di LDCT e MSC allo scopo di migliorare l’ efficacia dello screening. I principali end-points clinici sono: i) valutare la sensibilità/specificità/valore predittivo negativo (NPV)/ valore predittivo positivo (PPV)/ numero di falsi positivi di MSC e LDCT da soli o in combinazione ii) validare il valore prognostico di MSC in un contesto prospettico iii) valutare la modulazione del profilo di rischio MSC durante il follow up in associazione con LDCT  iv) analizzare la relazione tra MSC, fumo, COPD, IPF e PCR plasmatica.

Inoltre siamo interessati a migliorare ed implementare il test MSC. Infatti è in corso nel presente progetto la validazione clinica completa di MSC come “companion diagnostic” in un trial clinico prospettico. Tuttavia, il valore clinico del test MSC è al momento limitato dal numero di fallimenti legati all’ emolisi del campione (10%-13%), al numero dei falsi positivi (test specificità ~80%) e dei falsi negativi (test sensibilità ~85%). In questo progetto colmeremo il gap per la completa validazione clinica mediante l’integrazione di ulteriori biomarcatori circolanti nel plasma dei soggetti arruolati in bioMILD.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nel dettaglio effettueremo:

• validazione di molecole circolanti ECM-relate e di HGF per la determinazione del rischio tramite Elisa immunoassays. La performance di queste molecole verrà valutata confrontandola con il benchmark costituito da MSC e LDCT. Verrà inoltre effettuata una correlazione con un parametro di funzionalità polmonare (e.g., FEV1) o altre condizioni (enfisema, COPD) per identificare potenziali interazioni.
• valutazione della combinazione di marcatori correlati al tumore e al microambiente. Il DNA tumorale circolante (ctDNA) potrebbe aggiungere un valore clinico al test MSC. Pertanto il carico mutazionale nel DNA plasmatico verrà valutato con un approccio di NGS selezionato e applicato in quei soggetti con nodulo presente alla LDCT (nodulo >260 mm3) e laddove l’emolisi precluda il test MSC e in tutti i casi falsi negativi del trial bioMILD.
• determinazione del profilo delle cellule immunitarie circolanti. Il ruolo dell’ immunità nel modulare il rischio di sviluppare cancro polmonare deve essere ancora chiarito ma potrebbe avere un enorme impatto in termini di prevenzione e intervento precoce. Il ben conosciuto ambiente immunosoppressorio e infiammatorio del cancro polmonare fa ipotizzare che il profilo delle cellule immunitarie circolanti nel sangue potrebbe essere una sorgente preziosa di biomarcatori di rischio. Testeremo quindi il profilo immunosoppressorio delle cellule mononucleari del sangue nel trial bioMILD mediante citometria a flusso a colori e anche l’anergia/esaurimento delle cellule T allo scopo di catturare alterazioni immunologiche correlate alla malattia iniziale. Lo studio verrà eseguito in tutti i soggetti diagnosticati con cancro polmonare nel bioMILD inclusi i falsi negativi all’ MSC e un numero di controlli sani corrispondente in rapporto 3:1. Lo scopo finale è determinare se uno score di indice immunosoppressivo possa implementare l’accuratezza del test MSC.

Staff

 

Gabriella Sozzi

Biologo, Responsabile Unità

 

Ugo Pastorino

Chirurgo Toracico, Responsabile Unità

 

Stefano Sestini

Chirurgo Toracico, Contrattista

 

Claudio Jacomelli

Informatico

 

Carla Verri

Biologo, Contrattista

 

Massimo Moro

Biologo, Contrattista

 

Orazio Fortunato

Biotecnologo Medico, Contrattista

 

Mattia Boeri

Biotecnologo Medico, Borsista senior Fondazione Pezcoller

 

Cristina Borzi

Biotecnologo Medico, Borsista junior

 

Davide Conte

Tecnico di Laboratorio

 

Mavis Mensah

Tecnico di Laboratorio

 

Alfonso Marchianò

Radiologo

 

Giovanni Leuzzi

Chirurgo Toracico

 

Paolo Girotti

Chirurgo Toracico

 

Barbara Sartorelli

Infermiera di Ricerca

 

Elena Bertocchi

Project/Data Manager

 

Cristina Zanini

Assistente Amministrativo