Programmazione triennale IRCCS 2025-2027

Negli ultimi 20 anni, l'introduzione di tecnologie di nuova generazione per lo studio di genoma, trascrittoma, metagenoma ed epigenoma ha ampliato le conoscenze sulla patogenesi del cancro, consentendo lo sviluppo di terapie mirate. Questa rivoluzione ha portato all'identificazione di sottogruppi specifici di pazienti in grado di rispondere a particolari trattamenti e a un sensibile miglioramento della sopravvivenza. Tuttavia, esistono neoplasie, spesso a ridotta incidenza, per le quali i progressi sono stati minimi. Anche quando i successi sono significativi, si osserva una grande variabilità nella risposta ai trattamenti, sia in termini di efficacia che di durata nel tempo. Questa eterogeneità clinica è conseguenza di una marcata eterogeneità biologica e molecolare dovuta alla presenza nel tumore di sottopopolazioni cellulari con caratteristiche biologiche differenti (fenotipo epiteliale, mesenchimale, infiammatorio, cellule staminali, ecc.) e con alterazioni genetiche ed epigenetiche eterogenee. Queste variazioni sono anche paziente-specifiche e influenzate dalle interazioni con il microambiente, anche attraverso gli esosomi, piccole vescicole di 40-150 nm rilasciate attivamente dalle cellule tumorali e stromali. La sfida dell'oncologia per i prossimi anni sarà quindi identificare i determinanti molecolari, cellulari ed esosomiali di questa eterogeneità per sviluppare biomarcatori predittivi.

Le neoplasie saranno caratterizzate a livello di genoma, trascrittoma, metagenoma, epigenoma e immunofenotipo mediante l'analisi di tessuto tumorale, tessuto sano, linea germinale, biopsia liquida, esosomi e cellule staminali isolate da tessuto tumorale fresco bioptico e post-chirurgico. Utilizzeremo tecnologie di nuova generazione come DNA microarrays, PCR real-time e digitale (per l'analisi dell'espressione di mRNA e microRNA e mutazioni nel DNA circolante), citometria a flusso multicolore, Next Generation Sequencing (es. Targeted Sequencing, Copy Number Variation, RNA-seq, ChIP-seq, single-cell RNA-seq) e Nanoparticle Tracking Analysis per gli esosomi. Analisi statistiche e bioinformatiche avanzate saranno impiegate per correlare i dati con le caratteristiche clinico-patologiche del tumore e gli stili di vita (es. alimentazione, esposizione a inquinanti). Ciò permetterà di caratterizzare le sottopopolazioni cellulari tumorali e la componente staminale, oltre al microambiente tumorale (inclusi gli esosomi), che sono all'origine dell'eterogeneità tumorale e si associano al diverso rischio di sviluppo, progressione della malattia, prognosi e risposta ai trattamenti convenzionali e biologici/molecolari. I meccanismi biomolecolari saranno studiati anche su linee cellulari primarie, cellule staminali e organoidi isolati da tessuto tumorale (ex vivo), sangue periferico (sangue intero, siero e plasma) di ogni paziente e in modelli murini generati da inoculo ortotopico di cellule tumorali e staminali (cell and patient-derived xenograft, CDX-PDX). Questo avverrà attraverso manipolazioni dell'espressione genica (siRNA, shRNA, CRISPR-Cas9, vettori di espressione), utilizzo di esosomi anche ingegnerizzati e interazioni con molecole farmacologicamente attive.

i) Identificare i meccanismi biologici associati alla eterogeneità tumorale paziente-specifica e intratumorale mediante lo studio dei profili genomici, trascrittomici, metagenomici, epigenomici e immunofenotipici di tessuti, biopsie liquide (inclusi gli esosomi) e cellule staminali tumorali. ii) Individuare marcatori prognostici e predittivi di risposta a farmaci convenzionali, molecolari ed immunoterapia, sia su tessuto che su biopsia liquida. iii) Identificare nuovi bersagli molecolari specifici per le cellule metastatiche e per la componente staminale,  nonché per le relative recidive/metastasi, al fine di sviluppare terapie innovative personalizzate.

i) Identificare i meccanismi biologici associati alla eterogeneità tumorale paziente-specifica e intratumorale mediante lo studio dei profili genomici, trascrittomici, metagenomici, epigenomici e immunofenotipici di tessuti, biopsie liquide (inclusi gli esosomi) e cellule staminali tumorali. ii) Individuare marcatori prognostici e predittivi di risposta a farmaci convenzionali, molecolari ed immunoterapia, sia su tessuto che su biopsia liquida. iii) Identificare nuovi bersagli molecolari specifici per le cellule metastatiche e per la componente staminale,  nonché per le relative recidive/metastasi, al fine di sviluppare terapie innovative personalizzate.