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Unità di Target Identification and Validation

Direttore

Luisa Lanfrancone

Attività

Il lavoro di questa unità si basa sull’assunzione che i tumori sono entità estremamente eterogenee e che le differenze che esistono all’interno dello stesso tumore e fra tumori che appartengono allo stesso tipo, oltre che a tipi diversi, devono essere studiate a fondo e capite in ogni dettaglio. E’ estremamente importante identificare le vie molecolari di segnalazione che regolano la biologia del tumore in ogni paziente, in modo da poterle eventualmente contrastare farmacologicamente.
Ciò che questa unità si propone di fare è di sviluppare un nuovo approccio per lo studio dei tumori, non più descrittivo, ma funzionale. Questo approccio innovativo ha la possibilità di portare all’identificazione di bersagli molecolari che, dopo opportuna validazione, possono essere immediatamente utilizzati per il disegno di nuove terapie. Per fare ciò questa unità ha generato una piattaforma di screening in vivo che si basa sull’uso di librerie contenenti shRNA, costruite in vettori lentivirali. Queste librerie sono in grado di silenziare selettivamente famiglie di geni coinvolti nella tumorigenesi (regolatori della cromatina, enzimi metabolici e deubiquitinanti, chinasi ed altri), dopo la loro trasduzione nelle cellule tumorali derivate da campioni di pazienti trapiantati in topi immunocompromessi (NSG). Questa metodica consente di studiare il ruolo di tali geni direttamente in vivo durante lo sviluppo del tumore, in un numero significativo di tumori generati da pazienti diversi, ognuno con le sue caratteristiche genotipiche e fenotipiche specifiche.

  • Progetti di ricerca

    Il nostro interesse scientifico è focalizzato sui tumori altamente aggressivi per cui esistono ad oggi poche terapie efficaci, quali ad esempio il melanoma metastatico, il carcinoma della mammella resistente alle terapie convenzionali e l’adenocarcinoma del pancreas. Abbiamo trapiantato ortotopicamente le cellule ottenute dal tessuto tumorale del paziente in topi NSG, seguendo protocolli standardizzati e abbiamo poi visto che i tumori sviluppati nell’animale (PDX), riproducono fedelmente l’eterogeneità e complessità del tumore di origine. Inoltre una estensiva caratterizzazione fenotipica dei trapianti sequenziali di questi tumori ha dimostrato che la propagazione del tumore umano nell’animale è stabile e fedele. Per caratterizzare ulteriormente questi tumori abbiamo utilizzato una serie di marcatori tumorali specifici delle varie malattie, e abbiamo inoltre sequenziato il genoma e il trascrittoma delle cellule del tumore cresciuto nell’animale e nel paziente. Lo scopo finale è quello di stratificare i nostri PDX, come potrebbe essere fatto per i pazienti, in base ad alcuni parametri specifici del tumore, quali: i) le caratteristiche di crescita in vivo; ii) l’espressione di marcatori fenotipici; iii) le lesioni genetiche; iv) la attivazione di specifiche vie di segnalazione intracellulari; v) il profilo di espressione epigenetica. Lo studio di questi PDX, oltre a fornire il miglior modello per screenings con shRNA in vivo, dovrebbe consentire di migliorare le conoscenze sulla prognosi di questi pazienti.
    Per generare un protocollo di trapianto in vivo solido e riproducibile per lo screening di librerie a shRNA abbiamo prima di tutto studiato la frequenza delle cellule tumorali in grado di formare tumore (TIC) nel campione di partenza e l’interazione che queste cellule hanno con il microambiente circostante. Abbiamo poi sviluppato protocolli per analizzare la rappresentatività degli shRNA nei tumori, per analizzare quali geni fossero coinvolti nella crescita del tumore, e per poterli poi validare in vivo.
    Il melanoma è un tumore aggressivo con un’alta propensione alla metastatizzazione e alla resistenza ai più comuni agenti citotossici. I meccanismi molecolari coinvolti nella progressione di questa malattia e i marcatori genetici associati alla disseminazione del melanoma, così come i meccanismi attraverso cui si genera la chemio-resistenza, non sono stati ancora del tutto chiariti. La conoscenza approfondita della biologia molecolare del melanoma, e quindi delle vie di segnalazione che vengono attivate durante la tumorigenesi, potrebbe aiutare a generare nuovi composti terapeutici, potenzialmente più specifici e più efficaci. Questa unità di ricerca sta identificando, mediante questo approccio di screening in vivo con librerie a shRNA, nuovi geni e vie di segnalazione coinvolte nella formazione e nella progressione del melanoma, la cui inibizione specifica permetterebbe una terapia più mirata.
    Il carcinoma della mammella è una malattia eterogenea, dove la deregolazione di specifiche vie di segnalazione è frequentemente associata a una diversa sensibilità alla chemotherapia in svariati sottotipi. Molte aberrazioni molecolari clinicamente rilevanti sono state descritte in sottogruppi di pazienti con carcinoma metastatico della mammella, e anche in cloni diversi nella stessa metastasi. I carcinomi della mammella di tipo Triplo Negativo, Luminal B e HER2 positivo sono caratterizzati da un rischio molto alto di recidiva dopo trattamento adiuvante, con un decorso clinico rapido e fatale. Per identificare le alterazioni genetiche e le vie di segnalazione coinvolte nello sviluppo della resistenza ai farmaci in questi tumori l’unità si propone di abbinare lo screening con librerie a shRNA in PDX generati dai tumori, con l’analisi genomica dei tessuti metastatici del paziente e del PDX.

  • Pubblicazioni

    • Aladowicz E, Ferro L, Vitali GC, Venditti E, Fornasari L, Lanfrancone L: Molecular networks in melanoma invasion and metastasis. Future Oncol. 2013 May;9(5):713-26.
    • Turco MY, Furia L, Dietze A, Fernandez Diaz L, Ronzoni S, Sciullo A, Simeone A, Constam D, Faretta M, Lanfrancone L: Cellular heterogeneity during embryonic stem cell differentiation to epiblast stem cells is revealed by the ShcD/RaLP adaptor protein. Stem Cells. 2012 Nov;30(11):2423-36.
    • Bosotti R, Carpinelli P, Healy S, Locatelli G, Cappella P, Lanfrancone L, Calogero R, Moll J, Isacchi A: Transcriptional analysis of the Aurora inhibitor Danusertib leading to biomarker identification in TP53 wild type cells. Gene. 2012 Feb 25;494(2):202-8.
    • Licciulli S, Luise C, Scafetta G, Capra M, Giardina G, Nuciforo P, Bosari S, Viale G, Mazzarol G, Tonelli C, Lanfrancone L, Alcalay M: Pirin inhibits cellular senescence in melanocytic cells. Am J Pathol. 2011 May;178(5):2397-406.
    • Licciulli S, Luise C, Zanardi A, Giorgetti L, Viale G, Lanfrancone L, Carbone R, Alcalay M: Pirin delocalization in melanoma progression identified by high content immuno-detection based approaches. BMC Cell Biol. 2010 Jan 20;11:5.
    • Pasini L, Turco MY, Luzi L, Aladowicz E, Fagiani E, Lanfrancone L: Melanoma: targeting signaling pathways and RaLP. Expert Opin Ther Targets. 2009 Jan;13(1):93-104.
    • Santoriello C, Deflorian G, Pezzimenti F, Kawakami K, Lanfrancone L, d'Adda di Fagagna F, Mione M: Expression of H-RASV12 in a zebrafish model of Costello syndrome causes cellular senescence in adult proliferating cells. Dis Model Mech. 2009 Jan-Feb;2(1-2):56-67.

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