Battere sul tempo il cancro del pancreas

Il primo passo per rendere possibile un programma ambizioso come quello diretto da Aldo Scarpa, che ha l’obiettivo di identificare nuovi marcatori per il tumore del pancreas, è senza dubbio la creazione di una buona base di partenza. Ecco perché i ricercatori hanno dedicato una parte consistente del loro lavoro a raccogliere il materiale che poi sarebbe servito a raggiungere diversi traguardi scientifici. Dopo aver chiesto e ottenuto tutte le autorizzazioni delle autorità sanitarie e i consensi informati da parte dei pazienti, è stata quindi creata una vera e propria biobanca di campioni biologici (sangue, siero, urine, saliva, tessuto). Si tratta di campioni prelevati da pazienti con tumori del pancreas, con altri tipi di tumori gastrointestinali o con altre patologie (per esempio la pancreatite cronica e il diabete), da cui è possibile ricavare informazioni utili ai fini della ricerca. I campioni raccolti possono essere studiati da diversi punti di vista, per esempio con tecniche di sequenziamento del DNA di nuova generazione che permettono di “leggere” in dettaglio il corredo genetico dei diversi tumori, e di trovarvi differenze e particolarità molecolari. Ma nelle fasi iniziali del programma sono stati inclusi anche modelli sperimentali: dai topi in cui vengono riprodotti tumori umani (xenotrapianti) ad altri modelli murini che hanno una tendenza a sviluppare adenocarcinoma duttale del pancreas o che hanno il sistema immunitario “umanizzato”, cioè che riproduce le risposte tipiche del sistema immunitario umano.

In alcuni pazienti con adenocarcinoma duttale del pancreas viene anche riscontrato un diabete di tipo 2. Sorgono spontanee le seguenti domande: esiste un legame tra il diabete di tipo 2 e lo sviluppo dell’adenocarcinoma? Il diabete di tipo 2 potrebbe – almeno in alcune sue forme – essere considerato una sorta di campanello di allarme per lo sviluppo successivo del tumore del pancreas? A queste domande hanno cercato di rispondere i ricercatori coinvolti nel programma coordinato da Aldo Scarpa, che sono andati alla ricerca di questo potenziale legame e di eventuali marcatori metabolici del cancro, sia in modelli animali sia nell’uomo. I risultati ottenuti analizzando lo sviluppo di diabete e di adenocarcinomi in speciali modelli murini suggeriscono che il diabete non rappresenta una forma di patologia legata al tumore, mentre quelli emersi osservando pazienti con adenocarcinoma duttale del pancreas mettono in luce che il tumore del pancreas interagisce in qualche modo con il tessuto adiposo, riducendolo anche prima della comparsa dei primi sintomi della malattia. Ma non è tutto. Guardando alla concentrazione di alcuni biomarcatori metabolici nel sangue, i ricercatori si sono resi conto che alcune di queste molecole – circa una decina – sono espresse a livelli diversi nel caso di modelli animali con la malattia in fase iniziale rispetto ai controlli senza tumore. Resta da capire l’utilità di questi marcatori per la diagnosi precoce del tumore anche negli esseri umani.

Il sistema immunitario ha un ruolo di primo piano nel combattere il nemico – in questo caso il tumore – che si sviluppa nell’organismo e per questo le cellule che costituiscono le difese immunitarie possono anche fornire indicazioni utili per la diagnosi precoce del cancro. Anche nel caso dell’adenocarcinoma duttale del pancreas, i ricercatori hanno ritenuto importante studiare il sistema immunitario alla ricerca di biomarcatori utili a scovare la malattia nelle sue fasi iniziali e capire quale sarà il suo decorso. In particolare l’attenzione è stata rivolta a cellule derivate dal midollo, e che hanno un ruolo importante nella soppressione immunitaria mediata dal tumore e nel predire la prognosi nel caso di cancro avanzato del seno, del colon-retto e del rene. Analizzando queste cellule prelevate dal sangue di pazienti con adenocarcinoma duttale del pancreas e da donatori sani, i ricercatori sono riusciti a identificare geni espressi a livelli differenti in diverse categorie di tumori e da qui sono partiti per selezionare e validare potenziali biomarcatori. La seconda parte del progetto dedicato al sistema immunitario ha previsto, invece, lo studio del sangue dei pazienti alla ricerca di anticorpi diretti contro molecole prodotte dal tumore. Alcuni anticorpi prodotti contro proteine generate dalle cellule neoplastiche sono i principali marcatori identificati in questa fase e per i quali sono in corso esperimenti di approfondimento per valutarne l’applicabilità in potenziali screening di popolazione.

A volte il cancro rilascia nel sangue acidi nucleici (DNA e RNA) già nelle sue fasi iniziali: le molecole liberate e individuate tramite un semplice prelievo di sangue possono essere utili per la diagnosi precoce della malattia. Nel caso dell’adenocarcinoma duttale del pancreas, è necessario innanzitutto identificare le alterazioni tipiche della patologia a livello di DNA e RNA e poi creare gli strumenti per riconoscerle nel sangue dei pazienti. Utilizzando tecniche di sequenziamento del DNA di ultima generazione, i ricercatori coordinati da Aldo Scarpa hanno quindi analizzato le mutazioni presenti in diversi tipi di tumori del pancreas e di organi vicini al pancreas, per esempio le vie biliari, arrivando così a selezionare una lista di geni che sono più frequentemente mutati in caso di malattia. Tra questi, solo per fare qualche esempio, ci sono KRAS e TP53, ben noti agli oncologi, e numerosi altri geni coinvolti nei processi di rimodellamento della cromatina (struttura in cui il DNA si trova associato a proteine che ne regolano la funzione) e in quelli di riparazione del danno al DNA. Un tipo diverso di alterazione dei geni studiata in questa parte del programma è legata alla metilazione, ovvero al cambiamento dell’espressione dei geni dovuto all’aggiunta di un gruppo chimico chiamato “gruppo metilico”. Alcuni geni sono risultati “metilati” e, di conseguenza, meno espressi nel tumore, mentre altri hanno perso la metilazione e sono espressi più del normale. Infine, ma non certo meno importante: è stato possibile suddividere i tumori in quattro sottogruppi, analizzando sia le anomalie strutturali del DNA sia il profilo di espressione dei geni di una serie di adenocarcinomi duttali del pancreas. I sottogruppi presentano differenze nella stabilità e nelle alterazioni dell’organizzazione strutturale della cromatina.

Comprendere le interazioni tra il tumore e l’ambiente che lo circonda (stroma) rappresenta uno dei requisiti fondamentali per svelare i meccanismi che portano allo sviluppo dell’adenocarcinoma duttale del pancreas. I ricercatori guidati da Aldo Scarpa hanno lavorato anche per identificare molecole coinvolte nelle fasi iniziali di questo pericoloso dialogo. Per raggiungere lo scopo sono stati utilizzati sia dati già presenti nella letteratura scientifica sia risultati ottenuti da nuovi esperimenti nei quali l’espressione dei geni delle cellule tumorali isolate è stata confrontata con quella di cellule tumorali cresciute insieme a cellule dell’ambiente che normalmente le circonda. Le differenze in effetti ci sono: più di 2.800 geni sono risultati espressi in modo diverso nei due gruppi, a dimostrazione del fatto che il dialogo tra tumore e microambiente è una questione di geni. Ma lavorare su così tanti geni è un’impresa titanica che rischia di non portare a risultati utilizzabili in clinica. Di conseguenza, i ricercatori hanno cominciato a porre una serie di filtri, sia informatici sia biologici, per ridurre l’elenco e stabilire priorità. Così facendo, il gruppo iniziale di geni dello stroma identificati come potenziali biomarcatori si è ridotto a un numero relativamente piccolo e maneggevole di geni sui quali puntare l’attenzione, assieme ad un gruppo di altri geni coinvolti in diversi processi cellulari, compresi i processi di neurogenesi, ovvero nella formazione delle cellule nervose.

Uno dei progetti inclusi nel programma coordinato da Aldo Scarpa prevedeva l’analisi proteomica, ossia di tutte le proteine presenti in linee cellulari di tumori del pancreas. Lo scopo era trovare nuovi marcatori facili da identificare e utili alla diagnosi precoce della malattia. Si tratta, in altri termini, di un’analisi dettagliata delle proteine prodotte dal tumore e rilasciate poi nel circolo sanguigno dove – almeno in teoria – possono essere identificate da specifici test. Il lavoro dei ricercatori coinvolti in questa parte del programma si è basato sulla ricerca di proteine prodotte dopo l’attivazione dell’oncogene RAS (ovvero un gene capace di indurre il tumore) in cellule derivate dall’epitelio normale del pancreas, un fenomeno che normalmente si riscontra nelle fasi inziali della malattia. Per rendere più completa la ricerca sono state inoltre analizzate le proteine rilasciate dal tumore in altre fasi della malattia e nelle cellule staminali del cancro. Le molecole considerate in laboratorio le candidate più promettenti a diventare biomarcatori per la diagnosi precoce saranno studiate in campioni biologici prelevati da esseri umani.

Il programma finanziato dai fondi AIRC 5 per mille prevede un percorso che, partendo dal laboratorio, arrivi fino al paziente e, a questo traguardo, si ispirano le sperimentazioni dei ricercatori coordinati da Aldo Scarpa. Gli studi con i pazienti iniziati nel corso del programma hanno, in linea generale, due obiettivi principali: 1) confermare la validità dei marcatori, DNA e proteine, identificati nelle diverse fasi del progetto per sviluppare programmi di diagnosi precoce; 2) confermare la validità di marcatori per predire la risposta alle terapie e in tal modo personalizzare le scelte terapeutiche. Per raggiungere il primo obiettivo sono stati condotti studi “retrospettivi”, ovvero i potenziali biomarcatori emersi dagli esperimenti condotti direttamente nell’ambito del programma e dalla ricerca nella letteratura scientifica sono valutati in casi di tumore e di altre patologie del pancreas già diagnosticate e in gruppi di persone a rischio, come le famiglie con pancreatite familiare o le persone con più di 50 anni di età e una recente (1-3 anni) diagnosi di diabete di tipo 2. Per raggiungere il secondo obiettivo sono stati avviati e sono in corso studi di correlazioni tra alterazioni molecolari e tipo di terapia applicata.