Ricerca & Sviluppo - Progetti

Gli acidi ribonucleici cellulari circolanti (ccfRNA) rappresentano una classe di molecole emergenti e importanti, in grado di fornire una rilevanza clinica significativa come nuovi biomarcatori di screening, prognostici e di monitoraggio della terapia nel cancro. Analizzando specifici ccfRNA, è possibile correlare accuratamente diversi tipi di cancro per tipo e stadio. Purtroppo, nonostante l'ampia ricerca accademica e clinica che ha identificato e convalidato in studi clinici limitati, i ccfRNA non sono ancora entrati nel campo della diagnostica clinica. Ciò è dovuto, tra l'altro, al fatto che gli attuali metodi analitici sono tutt'altro che soddisfacenti e che finora la rilevazione dei ccfRNA rimane impegnativa, costosa e richiede un'elaborata preparazione del campione in più fasi. In seguito a queste limitazioni analitiche, due aziende innovative dell'UE, DESTINA Genomica SL (Spagna) e OPTOELETTRONICA ITALIA SRL (Italia), hanno sviluppato la "Piattaforma ODG" per la misurazione quantitativa diretta delle molecole di RNA circolanti. L'obiettivo del progetto diaRNAgnosis è quello di completare lo sviluppo della piattaforma ODG, fornendo un rilevamento affidabile e robusto di nuove firme di ccfRNA che potrebbero essere collegate a specifici tipi di cancro. Per garantire la tempestività e il successo del progetto diaRNAgnosis, Cogentech (Italia, Catania) insieme all'azienda spagnola NanoGetic SL; tre importanti gruppi di ricerca accademici delle Università di Trento, Catania (Italia), Granada (Spagna) e il Princess Máxima Center (Paesi Bassi) si sono uniti al progetto. Questo nuovo team paneuropeo, multidisciplinare e intersettoriale, svilupperà un metodo e una piattaforma affidabili e innovativi per identificare i biomarcatori del cancro nelle biopsie liquide. La collaborazione di ricerca risponderà alla necessità di eseguire analisi ad alta sensibilità/alta specificità dei ccfRNA che sono specificamente e sovraespressi rispettivamente nel tumore a cellule germinali del testicolo (TGCT) e nel cancro alla prostata (PCa).

Il progetto è inserito in una rete di 12 istituzioni di 8 Paesi europei che si concentra sull'applicazione di particelle magnetiche innovative al cancro STRIKE nell'ambito di una rete dottorale Horizon Marie Curie. La strategia nanotecnologica innovativa proposta in STRIKE riguarderà la diagnosi precoce e la terapia correlata alla diagnosi nel cancro al seno con mutazione BRCA+ (BC). Le pazienti con mutazioni germinali nei geni BRCA+ hanno caratteristiche uniche, come l'alto rischio di sviluppare tumori e, di conseguenza, la necessità di essere sottoposte a regolari visite e protocolli di follow-up clinico. Questi soggetti corrispondono alla coorte ideale di pazienti per testare la fattibilità di un approccio di "biopsia liquida" per una diagnosi precoce che anticipi l'individuazione clinica della malattia. Le innovative microsfere magnetiche (MB) prodotte in STRIKE saranno sfruttate per aumentare l'efficienza operativa di cattura del DNA o dell'esosoma da matrici biologiche complesse (ad es. sangue, urina). Il sequenziamento dell'intero esoma (WES) e la tecnologia MeDIP seq saranno eseguiti sui tumori primari (conservati in paraffina) utilizzando la piattaforma NGS e, sulla base dei profili mutazionali identificati, svilupperemo pannelli genici e firme di metilazione "personalizzati" per l'analisi NGS e/o ddPCR di cfDNA ed esosomi di soggetti sani portatori di mutazioni BRCA.

Nel 2019 Cogentech ha ricevuto come capofila un importante finanziamento triennale dal Ministero dell'Università e della Ricerca (MUR) per il progetto "BiLiGeCT - Biopsie liquide per la gestione clinica dei tumori". Il progetto, che ha coinvolto altre cinque realtà italiane di eccellenza (Carebios srl, Consorzio Interuniversitario Nazionale Metodologie e Processi Innovativi di Sintesi-CINMPIS, Istituto Oncologico del Mediterraneo S.p.a., Istituto Superiore di Sanità e Università degli Studi di Torino), aveva l'obiettivo di sviluppare nuove tecnologie per l'analisi delle biopsie liquide, un approccio innovativo per la diagnosi e il monitoraggio dei tumori e si è concluso con successo nel 2022. Il progetto si proponeva di realizzare significativi interventi sociali, politici ed economici in aree del Sud Italia con difficoltà storiche e geografiche. Cogentech ha contribuito al progetto con la sua nuova Unità Operativa, situata nel Parco Scientifico e Tecnologico della Sicilia a Catania, creando opportunità di collaborazione e trasferimento di competenze tecnico-scientifiche con le realtà locali. Nell'ambito del progetto BiLiGeCT, l'Unità Genomica Integrata di Catania ha sviluppato un protocollo "olistico" di biopsia liquida. Questo protocollo "olistico" utilizza il cfDNA di un singolo campione di sangue per eseguire quattro diversi tipi di analisi NGS per intercettare i segnali epigenetici e genetici associati al tumore. L'idea alla base di questo approccio è che, attraverso l'integrazione dei risultati con algoritmi e strumenti di intelligenza artificiale, si possa ottenere una sensibilità sufficiente a rilevare il cancro in soggetti apparentemente sani. Un passo importante per portare un nuovo prodotto sul mercato è la validazione preclinica. In continuità con il progetto BiLiGeCT, l'Unità di Catania si sta concentrando su questo aspetto critico, validando le prestazioni tecniche e la sensibilità del protocollo.

Le mutazioni in BRCA1/2 non solo predispongono a un aumento del rischio di cancro, ma offrono anche l'opportunità di una terapia personalizzata con inibitori di PARP nei tumori dell'ovaio, della mammella, della prostata e del pancreas che ospitano una mutazione in uno dei due geni o in altri geni della via di riparazione della ricombinazione per omologia (HRD). Le mutazioni in uno qualsiasi dei geni, infatti, lasciano una cicatrice nel genoma che può essere rilevata mediante sequenziamento NGS e analisi bioinformatica. Per rispondere alla crescente domanda di analisi somatica di BRCA1/2 combinata con l'analisi HRD per la prescrizione di inibitori PARP, abbiamo deciso di sviluppare un approccio diagnostico per colmare questa lacuna. Abbiamo combinato l'analisi somatica del tumore utilizzando OncoPan® con un sequenziamento dell'intero genoma a basso passaggio (LP-WGS), integrando e validando la pipeline bioinformatica Ginger di Sophia Genetics per l'identificazione di una cicatrice HRD. OncoHRD combina i vantaggi di OncoPan (analisi di BRCA1/2 espandibile ad altri geni tumorali ereditari per SNV e CNV) con l'identificazione della cicatrice genomica caratteristica di HRD per fornire il miglior strumento diagnostico ai nostri clienti e, in ultima analisi, ai pazienti.

La causa alla base della maggior parte dei tumori pediatrici è attualmente sconosciuta. Tuttavia, è stato stimato che le alterazioni genetiche germinali, responsabili di una maggiore suscettibilità allo sviluppo del tumore, sono presenti in circa l'8% dei pazienti pediatrici, nella maggior parte dei casi senza una storia familiare significativa. Sebbene sia riconosciuta l'importanza di identificare gli individui a rischio genetico, la capacità di offrire approfondimenti diagnostici molecolari tra i pazienti oncologici pediatrici è attualmente limitata. Abbiamo quindi deciso, nell'ambito della nostra missione di Società Benefit, di sviluppare un pannello NGS specifico (OncoPed) in grado di valutare le sindromi tumorali infantili e rare dell'adulto. In collaborazione con i pediatri della Fondazione IRCCS Istituto Nazionale Tumori di Milano, OncoPed è stato progettato per l'analisi dei geni di predisposizione nel medulloblastoma, nel tumore di Wilms, alcuni tumori ovarici rari (Sertoly-Leydig e SCCOTH), retinoblastoma, melanoma/melanoma uveale, tumori renali, alcuni linfomi, tumori rabdoidi, tumori che si sviluppano nelle sindromi di Li Fraumeni, Cowden, Gorlin, DICER1 e Carney. Le sonde di cattura sono state progettate per coprire tutti gli esoni e le regioni introniche adiacenti coinvolte nello splicing. Il pannello è stato progettato utilizzando la tecnologia Agilent Sure Select e validato per i sequenziatori MiSeqDX e NextSeq500DX.

Il cancro del pancreas ha un'elevata morbilità e mortalità e la maggior parte è costituita da adenocarcinomi duttali PC (PDAC). Una percentuale del 5-10% dei PDAC ha un'origine ereditaria che coinvolge varianti germinali dei geni della ricombinazione omologa, come i geni Mismatch Repair (MMR), STK11 e CDKN2A. Molto recentemente, i geni BRCA sono stati dimostrati come un utile biomarcatore per i trattamenti con PARP-inibitori (PARPi). In questo studio, una serie di 21 PDAC FFPE è stata analizzata utilizzando OncoPan®, un pannello strategico di sequenziamento di nuova generazione (NGS) di 37 geni, utile per l'identificazione di bersagli terapeutici e sindromi tumorali ereditarie. È interessante notare che questo approccio, riuscito anche su campioni pancreatici minuti, ha identificato biomarcatori per la terapia personalizzata in cinque pazienti PDAC, tra cui due casi con amplificazione di HER2 e tre casi con mutazioni nei geni HR (BRCA1, BRCA2 e FANCM) e potenzialmente eleggibili alla terapia PARPi. L'analisi molecolare su tessuto normale ha identificato un paziente PDAC come portatore di una variante patogenetica BRCA1 germinale e, cosa degna di nota, questo paziente era membro di una famiglia affetta da patologie ereditarie di cancro al seno e alle ovaie. Questo studio dimostra che il pannello OncoPan® basato su NGS costituisce una metodologia efficiente per il profiling molecolare del PDAC, adatta a identificare marcatori molecolari sia per la terapia che per la valutazione del rischio. I nostri dati dimostrano la fattibilità e l'utilità di queste analisi NGS nella caratterizzazione molecolare di routine del PDAC (PMID: 35625944).

Il punteggio di rischio poligenico (PRS) è una componente importante della previsione del rischio di cancro al seno e spiega oltre il 30% del cancro al seno ereditabile. I PRS si basano sul risultato combinato di varianti genetiche comuni. Oncopan® ha incorporato 313 SNP (polimorfismo a singolo nucleotide) per il calcolo del PRS Z-score con un algoritmo dedicato implementato da Cogentech. Con un software dedicato (www.canrisk.org) un medico professionista può utilizzare il PRS per calcolare meglio il rischio di sviluppare il cancro al seno e alle ovaie nelle donne, integrando anche altri fattori di rischio come lo stile di vita, i risultati dei test genetici e la storia familiare. Attualmente, il PRS per il cancro al seno e alle ovaie è stato convalidato solo in coorti europee e sono necessari e in corso ulteriori test per le diverse ascendenze. Per valutare quanto il PRS possa influenzare il rischio di cancro nei soggetti portatori di varianti in BRCA1, è in corso un piccolo studio pilota che coinvolge un numero limitato di soggetti (17/20) in collaborazione con la Fondazione IRCCS Istituto Nazionale Tumori di Milano I partecipanti allo studio portatori di una specifica variante di significato sconosciuto (VUS) mostrano una significativa variabilità fenotipica. I risultati di questo studio pilota saranno la base per promuovere la valutazione dell'utilità clinica della PRS per la personalizzazione del rischio genetico e successivamente proporre a enti specifici un progetto di ricerca più ampio, retrospettivo o su nuovi casi, di tipo consortile, riguardante una specifica area geografica.

I tumori del colon si verificano in circa il 5-6% degli individui nella popolazione generale. In alcuni rari casi (5-10%) questi tumori sono dovuti alla presenza di una predisposizione genetica ereditaria. Una di queste forme di predisposizione è la sindrome di Lynch, dovuta ad alterazioni nei geni MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 e EPCAM. L'identificazione di individui ad alto rischio di carcinoma colorettale ha una notevole importanza ai fini della prevenzione, con l'obiettivo primario di ridurre la mortalità e la morbilità, sia nei pazienti affetti che nei parenti sani portatori di varianti patogene in un gene di predisposizione; sono disponibili precise raccomandazioni per i criteri di selezione ai test genetici e per la gestione dei pazienti affetti e dei loro parenti (AIOM Recommendations: Hereditary Cancers of the Stomach and Colorectum. Ed. Gennaio 2022). La letteratura descrive migliaia di casi con varianti patogene nei geni di suscettibilità della sindrome di Lynch, ma sono note pochissime alterazioni de novo, cioè non ereditate dai genitori ma insorte nello zigote o molto presto nella vita embrionale. Lo studio, in collaborazione con l'U.O Tumori Ereditari dell'Apparato Digerente della Fondazione IRCCS Istituto Nazionale dei Tumori (Milano, Italia), ha preso in esame un giovane paziente con tumore del colon, senza apparente familiarità, ma che presentava una delezione de novo dell'esone 6 del gene MLH1, identificata mediante Next Generation Sequencing (NGS) e confermata mediante Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA). Il tumore della paziente è risultato difettoso per MLH1 e PMS2 mediante immunoistochimica. La descrizione di questo caso, che è stato pubblicato (PMID: 37691472), sottolinea l'importanza del test genetico per la sindrome di Lynch in assenza di familiarità, se uno o più geni Mismatch Repair risultano difettosi all'immunoistochimica.

Il carcinoma mammario lobulare (LBC) è considerato una malattia eccezionalmente rara negli uomini, rappresentando solo l'1% di tutte le neoplasie mammarie maschili. È noto che il LBC nelle donne potrebbe essere coinvolto in entrambe le sindromi del cancro ereditario della mammella e dell'ovaio (HBOC) e del cancro gastrico diffuso ereditario (HDGC). Tuttavia, non ci sono dati in letteratura sul coinvolgimento della LBC maschile in queste condizioni ereditarie. Per verificare se le mutazioni germinali delle sindromi tumorali possano essere presenti anche negli uomini che presentano LBC, il DNA di due uomini affetti è stato analizzato con OncoPan®. Entrambi gli uomini sono stati identificati come portatori di una variante patogena nei geni BRCA2 e CDH1, rispettivamente. La LBC maschile potrebbe rappresentare un tumore sentinella per l'identificazione della sindrome ereditaria e l'identificazione precoce della suscettibilità al cancro potrebbe migliorare la prevenzione del cancro sia per gli uomini che per le donne in queste famiglie. L'anamnesi del paziente LBC portatore della variante CDH1 suggerisce di includere i criteri per il test genetico del LBC maschile e la sorveglianza della mammella maschile nelle linee guida HDGC (PMID: 35686104). Questo studio è stato condotto in collaborazione con il Centro di Ricerca per lo Studio dei Tumori Ereditari e Familiari dell'Università dell'Insubria.

Sebbene raramente, è stato osservato che le pazienti affette da cancro al seno che hanno ricevuto una protesi mammaria dopo la mastectomia totale, sviluppano un linfoma anaplastico a grandi cellule (ALCL) in modo simile alle persone sane che hanno ricevuto una protesi mammaria per motivi estetici. Sembra quindi che le protesi mammarie possano favorire l'ALCA in un sottogruppo di pazienti. Lo sviluppo di ALCL solo in un sottogruppo di pazienti potrebbe essere dovuto a fattori ambientali (ad esempio, la consistenza della protesi, l'infiammazione cronica) o genetici. Per affrontare quest'ultima possibilità e identificare possibili varianti che si associano allo sviluppo di ALCL dopo l'impianto di protesi mammaria, è stato eseguito il sequenziamento dell'intero esoma (WES) su campioni di sangue di una serie di 82 pazienti che avevano ricevuto una protesi mammaria. Purtroppo, i risultati non hanno identificato alcuna variante chiaramente associata allo sviluppo del linfoma, suggerendo che è necessario analizzare una coorte più ampia per avere una potenza statistica sufficiente a rivelare un'associazione o che i fattori ambientali/stile di vita giocano un ruolo più importante di quanto previsto. Questo progetto, commissionato dal Ministero della Salute, è stato realizzato in collaborazione con l'Istituto Superiore di Sanità (ISS), l'Università La Sapienza e l'Istituto Europeo di Oncologia (IEO). I risultati di questo studio sono stati presentati al convegno "Registro nazionale delle protesi mammarie: Uno strumento per migliorare la sicurezza delle pazienti", tenutosi a Roma il 15/12/2022 presso il Ministero della Salute (manoscritto in preparazione).

In uno studio retrospettivo, condotto in collaborazione con l'Istituto Nazionale dei Tumori di Milano, su una casistica di 75 soggetti che, pur non essendo fumatori ("mai fumatori"), hanno sviluppato un tumore polmonare non a piccole cellule (NSCLC), Cogentech ha eseguito il Whole Exome Sequencing (WES) su campioni congelati di DNA genomico estratto da sangue periferico, al fine di identificare alterazioni germinali che potessero costituire fattori di rischio e predisporre all'insorgenza della malattia. L'analisi bioinformatica ha mostrato che un totale di 33 varianti patogene o probabilmente patogene sono state identificate in 31 geni. Di queste, 13 erano localizzate in geni predisponenti al cancro (nove erano driver del cancro del polmone) e la maggior parte delle altre in geni associati al NSCLC. Questi risultati hanno confermato e ampliato i dati già presenti in letteratura, secondo cui le varianti patogene di geni coinvolti direttamente o indirettamente nello sviluppo del tumore possono essere identificate nei non fumatori che hanno sviluppato il cancro del polmone. Ciò indica che alcune varianti patogene presenti nella linea germinale possono essere considerate un fattore di rischio per il tumore del polmone, suggerendo che alcune categorie di pazienti affetti da tumore del polmone dovrebbero essere incluse nelle linee guida per i test molecolari sulla linea germinale.I risultati di questo studio saranno presentati al 2° Meeting Nazionale dell'Associazione Italiana Tumori Familiari ed Ereditari (AIFET) Roma 23-24 novembre 2023 e a (manoscritto in preparazione).

È noto che gli individui portatori di alcune mutazioni germinali nei geni BRCA1/2, coinvolti nel processo di riparazione del danno al DNA, hanno un rischio significativamente più elevato rispetto al resto della popolazione di sviluppare un tumore, soprattutto al seno e/o alle ovaie, nel corso della loro vita. Esistono infatti varianti in grado di generare alterazioni della struttura e/o della funzione delle proteine BRCA1/2, definite patogene. Oltre a queste, circa il 15% delle varianti individuate ha un significato clinico incerto (Varianti di Significato Sconosciuto o VUS) per le quali non esistono dati associati a un aumento del rischio di sviluppare la patologia tumorale. Questa incertezza pone un problema importante circa la profilassi e il trattamento più appropriato della malattia in questi individui. Infatti, la diagnosi di queste varianti rimane ancora molto insoddisfacente perché non fornisce una risposta clinicamente utile agli individui portatori di queste varianti e ai loro familiari. L'obiettivo principale del progetto è stato quello di sviluppare un modello cellulare innovativo in vitro per la caratterizzazione funzionale della VUS e per lo screening di inibitori di PARP, nuove molecole terapeuticamente attive. Per raggiungere l'obiettivo, è stata utilizzata la tecnologia di editing genomico CRISPR/Cas9 per generare modelli cellulari adatti allo studio funzionale di varianti geniche dei geni BRCA1/2 con un significato clinico ancora incerto.

Cogentech ha partecipato attivamente al primo studio clinico multicentrico senza scopo di lucro, sponsorizzato dall'IFOM, denominato ARETHUSA (PMID: 35522273), che offre un servizio di sequenziamento NGS per valutare il numero di mutazioni presenti nelle biopsie tumorali di pazienti affetti da cancro del colon-retto. I tumori del colon-retto con mutazioni nei geni Mismatch Repair (MMR) sono noti per essere sensibili all'immunoterapia a causa dell'aumento del carico mutazionale tumorale (TMB). La maggior parte dei tumori del colon-retto, invece, è dotata di MMR, mostra un basso TMB e quindi è poco responsiva all'immunoterapia. ARETHUSA è stato progettato per dimostrare come questi tumori possano diventare sensibili all'immunoterapia in seguito al trattamento con farmaci specifici che aumentano il loro TMB. Nel corso del progetto, Cogentech, con il suo servizio di genomica all'avanguardia, ha eseguito il sequenziamento NGS di biopsie tumorali per l'analisi del TMB dopo il trattamento farmacologico per una stratificazione tempestiva di questi pazienti.