“Scopriremo tante malattie da una ‘manciata’ di cellule”
di Maria Rita Montebelli
Potrebbe essere non lontano il momento di mandare in soffitta l’amniocentesi e la villocentesi (prelievo dei villi coriali) per la diagnosi prenatale delle malattie genetiche. E’ uno dei tanti sogni della medicina di precisione che si avvia a grandi passi a diventare realtà. Da qualche anno è entrata nella pratica clinica la ricerca del Dna fetale su un prelievo di sangue materno che rappresenta già un passo avanti; ma si tratta di una vittoria parziale poiché consente di ricercare la presenza di appena tre malattie genetiche, tre trisomie (sindrome di Down, di Edwards e di Patau). E le malattie genetiche sono ovviamente molte di più. Per questo che la ricerca deve andare avanti e attingere a nuove idee. Una bella speranza in questo senso viene da un filone di ricerca che Menarini Biomarkers, sotto la guida dell’ingegnere nucleare Luigi Ricciardi, sta portando avanti a Singapore, in collaborazione con l’immenso laboratorio di patologia del Singapore General Hospital (SingHealth), dove lavorano oltre 500 persone. Protagonista di queste ricerche è DEPArray, una strumentazione diagnostica che consente di isolare singole cellule viventi per poterle in seguito sottoporre a varie analisi (genomica, funzionale, ecc).
CONSULTI GRATUITI
Pensi di essere intollerante al glutine? Scoprilo a Maggio nelle farmacie aderenti
DEPArray è stata messa a punto dalla start up bolognese Silicon Biosystem, che è stata acquisita da Menarini nel 2013 - ricorda Pietro Giovanni Corsa (nella foto), direttore generale per l’ambito finanziario del Gruppo Menarini - arrivando a quadruplicarne i dipendenti in appena 3 anni”. Si tratta di una macchina innovativa, che consente di isolare singole cellule, intrappolandole con delicatezza in minuscole cellette, per andarle quindi a recuperare e sottoporle ad analisi molecolari e funzionali. Altri grandi vantaggi di questo sistema innovativo è che consente di individuare le cellule rare e di lavorare su piccoli campioni. Le applicazioni attualmente in fase di studio sono l’isolamento di cellule fetali per la diagnostica prenatale (è questo l’esame che potrebbe un giorno soppiantare l’amniocentesi, la villocentesi e la ricerca del Dna fetale nel sangue materno) che vengono ricercate sia sul sangue materno che su un prelievo di cellule vaginali, come quello effettuato per il Pap test.
Molto interessanti gli studi nel campo della diagnosi oncologica che consistono nella cosiddetta ‘biopsia liquida’, che consente nell’isolare le cellule tumorali circolanti (quelle che si ‘staccano’ dal tumore primitivo e, entrate in circolo, vanno a dare metastasi a distanza); in questo settore le ricerche più avanzate sono quelle sui tumori polmonari. DEPArray viene utilizzata anche nello studio del microambiente tumorale, con particolare riguardo ad un tipo di cellule del sistema immunitario, le cellule T-reg, che potrebbero consentire di prevedere la risposta all’immunoterapia, una delle frontiere più avanzate della terapia oncologica. Nel campo dell’oculistica si sta studiando un’altra interessante applicazione di DEPArray: la diagnosi differenziale tra linfomi oculari e uveiti (un’infiammazione dell’occhio); in reumatologia l’apparecchiatura viene utilizzata per lo studio delle cellule del sistema immunitario in patologie quali l’artrite reumatoide. Possibili future applicazioni, ancora tutte da disegnare, sono nel campo delle malattie neurodegenerative, dei vaccini e del diabete di tipo 1.
Due tecnologie per il futuro delle ricerche ‘single cell’. La partita della ricerca per Menarini Biomarkers Singapore si è giocata per ora presso il Singapore General Hospital (Sing Health), uno dei più grandi centri di ricerca biomedica asiatici, ma negli ultimi mesi l’interesse per questa apparecchiatura ha portato a costruire una rete internazionale di ricerca, della quale fanno parte eccellenze di vari Paesi. L’obiettivo è di individuare biomarcatori di malattia specifici, utilizzando le tecnologie ‘single cell’ (al posto delle biopsie utilizzate finora) che consentiranno di mettere a punto nuovi strumenti diagnostici non invasivi per monitorare l’evoluzione di una patologia, valutare la risposta ad un trattamento e definire la prognosi del paziente. E la campagna acquisti di Menarini di idee e strumentazioni innovative per la ricerca non si esaurisce con DEPArray. E’ di fine 2016 l’acquisizione dell’americana Cell Search CTC, specializzata nell’individuazione delle cellule tumorali circolanti (CTC); l’obiettivo è di integrarla con DEPArray per arrivare ad una diagnosi precoce e di precisione dei tumori. “E’ un po’ un cerchio che si chiude - ricorda il dottor Corsa - visto che uno dei sogni degli ingegneri di Silicon Biosystem era di venire un giorno acquisiti proprio da Cell Search, vista la complementarietà e sinergia delle due tecnologie”.
Cell Search è finora l’unico esame, validato clinicamente e approvato dalla Food and Drug Administration (Fda), in grado di rilevare e contare le cellule tumorali circolanti, su un prelievo di sangue, in pazienti con cancro metastatico della mammella, della prostata e del colon-retto. Numerosi studi clinici hanno dimostrato che, in questi pazienti, la conta delle CTCs con il sistema Cell Search è un fattore prognostico che permette di predire in maniera indipendente la sopravvivenza globale (OS) e la sopravvivenza senza progressione della malattia (PFS). L’impiego di DEPArray, dopo l’analisi effettuata con Cell Search, consente di isolare (e non più solo di contare) le singole cellule tumorali circolanti, che vengono poi sottoposte ad analisi molecolari. Questo permette di tracciare il profilo genetico, unico e irripetibile, di un determinato tumore, in un determinato paziente; informazioni che potrebbero rivelarsi preziose per disegnare una terapia su misura e di monitorare nel tempo l’evoluzione della malattia o la comparsa di resistenza alle terapie.
L’impegno del gruppo Menarini nella ricerca oncologica. Nel campo della ricerca, anche per il gruppo Menarini, la grande scommessa del futuro è naturalmente l’oncologia, non solo nel campo della diagnostica, ma anche della terapia. Fanno parte di questo disegno l’acquisizione di Oxford Bio Therapeutics e lo sviluppo di un anticorpo monoclonale coniugato (MEN 1309) contro i linfomi non Hodgkin e un sottotipo di tumori della mammella. Nel 2016 arriva l’accordo con la giapponese Chugai Pharmaceuticals (gruppo Roche) e la ricerca e sviluppo, in esclusiva mondiale, del composto PA 799. Lo scorso marzo è stato infine siglato un accordo di licenza globale tra Selvita S.A. e Berlin-Chemie Menarini (un’altra company del gruppo Menarini) per il SEL24, duplice inibitore PIM/FTL3 e primo di questa nuova classe di composti, attualmente al vaglio di studio di fase I/II per la leucemia mieloide acuta. E nel campo della diagnostica tutti i riflettori sono puntati sullo studio e sulla caratterizzazione delle cellule tumorali circolanti (CTC), studio al quale ci si attende un grande contribuito dalla sinergia di DEPArray e Cell Search CTC. “Le CTC sono rilasciate e disseminate nel sangue e nel sistema linfatico dai tumori - spiega Klaus Pantel, direttore del Dipartimento di Biologia dei Tumori al Centro Medico Universitario di Amburgo, Germania, nel corso del simposio promosso da Fondazione Internazionale Menarini ‘Resolving Cancer Heterogeneity: Drawing New Horizons in Precision Medicine’ tenutosi di recente a Washington - sono un promettente strumento per studiare l’eterogeneità nei pazienti, e possono essere una rappresentazione davvero utile della variabilità genomica dei pazienti. In più la loro analisi genetica potrebbe aiutare a monitorare i progressi della malattia e per verificare l’efficacia della terapia in tempo reale, con un test minimamente invasivo, che potrebbe far superare alcune limitazioni correlate alle biopsie dei tumori solidi”.
“Identificare le mutazioni nelle singole cellule di ciascun paziente - commenta Giuseppe Giorgini, presidente e CEO di Menarini Silicon Biosystems - significa capire se e quale farmaco o combinazione di farmaci possano essere più efficaci e utili nel caso specifico. Oggi nel mondo sono quasi 300 i laboratori che già utilizzano Cell search CTC per le biopsie liquide. Affiancando la tecnologia Menarini del DEPArray, questi laboratori e tanti altri possono passare da una mera prognosi sulla sopravvivenza, a un’analisi del genoma del tumore con un salto straordinario nella possibilità di scegliere la cura giusta per il paziente. L’utilizzo di DEPArray, offre uno strumento formidabile e agevole per la diagnosi e la personalizzazione delle terapie, in modo da massimizzarne l’effetto sulle cellule malate”.
Ecco nel dettaglio tutte le sperimentazioni attualmente in corso a Singapore e nel mondo con le tecnologie ‘single cell’, ovvero il portfolio Menarini per lo sviluppo di test diagnostici non invasivi:
Diagnostica prenatale. L’isolamento di cellule fetali per la diagnostica prenatale potrebbe un giorno soppiantare l’amniocentesi, la villocentesi e la ricerca del DNA fetale nel sangue materno, al momento utilizzato per lo screening di tre trisomie (sindrome di Down, di Edwards e di Patau). La nuova metodica consentirebbe di effettuare il sequenziamento dell’intero genoma delle cellule fetali (nell’arco di 5 ore circa) consentendo in questo modo di evidenziare la presenza di oltre 3.200 patologie su base genetica, tra le quali la fibrosi cistica e la beta-talassemia. Per uno studio di questo tipo bastano 40 cellule fetali, da andare a ricercare su un campione di sangue materno (al momento di circa 30 ml).
Citologia del liquido oculare. Per questa indagine per la diagnosi differenziale tra linfomi oculari a cellule B e uveiti bastano 1000 cellule; attraverso la diagnosi molecolare del recettore BCR è possibile distinguere tra la presenza di clonalità dei linfociti (condizione che configura un linfoma primario intraoculare) e l’assenza di clonalità, che depone invece per un uveite.
Biopsia liquida (progetto Cellule Tumorali Circolanti). La dottoressa Caroline Dive dell’Università di Manchester ha sottomesso una richiesta di brevetto basata su 16 CNA (Copy Number Aberrations) per determinare la loro potenzialità come biomarcatori minimamente invasivi, in grado di prevedere la risposta (o la resistenza) del tumore alla chemioterapia. Questi biomarcatori in altre parole consentirebbero di ‘interrogare’ le cellule tumorali sulla loro sensibilità o meno al trattamento chemioterapico e di prevederne l’effetto; questo, oltre alle ovvie applicazioni cliniche, permetterà di stratificare i pazienti a seconda della loro sensibilità alla chemioterapia, all’interno dei trial clinici sui nuovi farmaci oncologici.
Biopsia liquida basata sull’analisi dei linfociti T regolatori (T-reg) nei pazienti con tumore del polmone. Dall’individuazione di 5 biomarcatori prognostici, tumore-specifici, nasce questo nuovo progetto basato sull’analisi dei T-reg che per il momento è in fase di sperimentazione su 5 tipi di tumore (colon retto, mammella, stomaco, metastasi cerebrali da tumore polmonare e metastasi epatiche da tumore del colon). Uno studio retrospettivo sul tumore del colon valuterà l’impiego dei T-reg come biomarcatori per stratificare la risposta del paziente alla terapia neoadiuvante. Uno studio prospettico, sempre sul tumore del colon, invece ne valuterà il possibile impiego come biomarcatori prognostici e predittivi. Altri test diagnostici in fase di studio sono la ricerca di biomarcatori prognostici per la risposta all’immunoterapia (checkpoint inhibitors), un test diagnostico per la ricerca di malattia residua nelle leucemie infantili, biomarcatori prognostici per le metastasi di melanoma e biomarcatori di risposta ai farmaci biologici nell’artrite reumatoide.
Una rete internazionale di ricercatori e clinici esperti in tutti questi campi svilupperà i rispettivi progetti di ricerca. Tante le eccellenze messe in campo: il professor Tony Lim Kiat Hon del dipartimento di patologia del SingHeath, professore associato aggiunto della Duke-National University Singapore (biomarcatori prognostici e diagnostici nei trattamenti oncologici), il professor Salvatore Albani direttore del Sing Health Translational Immunology and Inflammation Centre (biomarcatori nell’artrite reumatoide), la professoressa Caroline Dive dell’Università di Manchester (biomarcatori di risposta alla chemioterapia) e il professor Christoph Klein Fraunhofer Institute of personalized tumor therapy (Germania) per i biomarcatori delle cellule metastatiche di melanoma; il professor Andrea Biondi, direttore della Clinica Pediatrica dell’Ospedale ‘San Gerardo’ di Monza (validazione del DEPArray per la diagnosi di malattia minima residua; validazione su sangue materno dell’isolamento di ERf; sviluppo di test diagnostici di malattie genetiche); il professor Sergio Abrignani dell’Università di Milano, direttore scientifico dell’Istituto Nazionale Genetica Molecolare (INGM) si occuperà della validazione di biomarcatori prognostici nei tumori mediante biopsia liquida e della risposta alla terapia con checkpoint inibitori.
