Tumori del colon-retto: in Italia una delle più grandi biobanche di organoidi del mondo

Una delle più grandi biobanche di organoidi al mondo nel campo dei tumori del colon-retto si trova in Italia, in Piemonte. Una raccolta che comprende 128 modelli 3D di tumori metastatici e che consentirà di studiare da vicino i meccanismi di resistenza della malattia e nuovi bersagli molecolari. Il progetto, sviluppato dai ricercatori dell'Istituto di Candiolo IRCCS e descritto sulla rivista Nature Communications, aprirà nuove prospettive nella ricerca oncologica, favorendo lo sviluppo di terapie personalizzate per i pazienti. Ne abbiamo parlato con Livio Trusolino, responsabile del Laboratorio di Oncologia Traslazionale dell'IRCCS di Candiolo e ordinario di Istologia presso il Dipartimento di Oncologia dell' Università di Torino, a guida del gruppo di ricerca.

ORGANOIDI: STUDIARE IL TUMORE NEL DETTAGLIO

I primi organoidi, strutture 3D simili ai tessuti presenti nel nostro organismo, sono stati generati nel 2009 e, da allora, abbiamo imparato a ottenerli a partire da un numero sempre crescente di fonti, tra cui le cellule tumorali. In questo caso specifico, si parla di “tumoroidi”, creati a partire da campioni di tessuto tumorale prelevati dai pazienti oncologici e coltivati in laboratorio in condizioni che imitano l'ambiente naturale del corpo e la struttura complessa del tumore originario. Grazie a questi tumori in miniatura, i ricercatori possono testare l'efficacia dei farmaci direttamente su un modello di tumore dei pazienti, un approccio che offre nuove opportunità nell’ambito della medicina di precisione, poiché consente di prevedere la risposta del tumore alle terapie e di personalizzare il trattamento in base alle caratteristiche specifiche della malattia.

«Abbiamo bisogno di modelli che rappresentino in modo accurato l'eterogeneità dei tumori, sia tra diversi pazienti che a livello cellulare nel singolo paziente. Queste differenze non possono essere catturate adeguatamente utilizzando solo le linee cellulari, poiché non forniscono una variabilità significativa per condurre studi statisticamente robusti e affidabili» spiega Trusolino. «Per questo motivo, è essenziale disporre di modelli capaci di interpretare l'eterogeneità dei diversi tipi tumorali. Ciò si può ottenere solo prelevando campioni direttamente dai pazienti e costruendo cataloghi ampi e rappresentativi. Nella nostra biobanca, abbiamo a disposizione più di cento modelli di tumori del colon metastatici, che permettono di fare correlazioni statisticamente significative e solide. Inoltre, un grande vantaggio dei tumoroidi è che, come per le linee cellulari, possono essere manipolati sperimentalmente, ad esempio spegnendo o accendendo geni che pensiamo essere implicati nei meccanismi di resistenza ad alcuni farmaci antitumorali. In questo modo possiamo valutare, ad esempio, se una specifica alterazione genetica predica effettivamente la risposta a una determinata terapia».

Lavorare con i tumoroidi, quindi, offre vantaggi significativi in termini di variabilità e affidabilità dei modelli, oltre che di tempo e costi. Tuttavia, è bene notare che i tumoroidi rappresentano un'importante fase intermedia tra le linee cellulari e la validazione finale tramite modelli animali. La sperimentazione animale rimane, quindi, una fase necessaria del processo di ricerca, ma lo studio sui tumoroidi può aiutare a garantire che i dati ottenuti siano il più possibile affidabili e sicuri prima di passare alla fase in vivo.

DAI PAZIENTI AL LABORATORIO

Finora, il numero di modelli disponibili per il tumore del colon-retto era ancora limitato, con una varietà di informazioni molecolari ridotta. Infatti, le biobanche di tumoroidi contano generalmente qualche decina di campioni. Di conseguenza, non sempre riflettono la diversità dei tumori reali e hanno dimensioni campionarie troppo piccole per fornire risultati significativi. Queste limitazioni rendono difficile utilizzare i tumoroidi per prevedere con precisione come i diversi tumori risponderanno ai trattamenti. La biobanca di Candiolo ha superato queste limitazioni: «I tumoroidi di Xenturion sono stati generati da metastasi di malati oncologici che hanno alle spalle una lunga serie di trattamenti antitumorali e quindi i nostri modelli conservano nel loro DNA la storia clinica di chi ci dona il campione. Quando coltiviamo campioni tumorali dei pazienti in laboratorio per creare tumoroidi, è fondamentale assicurarsi che questi modelli riproducano fedelmente le caratteristiche dei tumori originari. Questo richiede un intenso lavoro di analisi, utilizzando tecniche avanzate, come il sequenziamento di nuova generazione per il DNA e l'RNA e complesse analisi bioinformatiche. Verifichiamo se le mutazioni presenti nei tumori originari siano conservate nei tumoroidi e se la loro frequenza sia correttamente rappresentata» afferma il Prof. Trusolino.

CONDIVIDERE I DATI

Xenturion sarà una risorsa "open science”, cioè i campioni e i dati raccolti saranno accessibili a tutta la comunità scientifica, promuovendo la collaborazione e favorendo l'innovazione. «Attualmente, tutte le informazioni molecolari sono disponibili pubblicamente attraverso database accessibili a tutti, così come i dati trascrizionali, cioè quelli relativi all’RNA dei tumori. Inoltre, anche i tumoroidi stessi sono disponibili per la comunità scientifica. Se un ricercatore desidera testare l'efficacia di un farmaco o studiare i meccanismi di un tumoroide con una specifica mutazione, può semplicemente fare richiesta e accedere ai campioni necessari» racconta Trusolino. I ricercatori di tutto il mondo potranno, quindi, contribuire a esplorare nuove cure e trattamenti per il cancro del colon-retto, sfruttando un patrimonio di conoscenze e risorse condiviso. Questa apertura rappresenta un'opportunità preziosa per accelerare i progressi nella lotta contro il cancro e migliorare le terapie disponibili per i pazienti.

LE PROSPETTIVE FUTURE

In futuro, l’Istituto di Candiolo vorrebbe formalizzare il passaggio di Xenturion da piattaforma sperimentale a biobanca istituzionalizzata, con l’ambizione di offrire una risorsa unica per numeri, qualità dei dati clinici e molecolari e fedeltà dei modelli ai tumori originari dei pazienti donatori. «Il nostro lavoro, sebbene impegnativo, rappresenta un passo importante verso la creazione di una biobanca istituzionale ben strutturata. L'istituto ci ha fornito gli spazi necessari e ora abbiamo una base solida da cui partire. Tuttavia, per gestire efficacemente un volume crescente di campioni e dati, sarà fondamentale implementare una biobanca strutturata con un sistema di tracciabilità elettronica avanzato. Abbiamo collaborato con ingegneri del Politecnico di Torino per sviluppare un sistema di gestione dei big data, che sarà accessibile agli altri gruppi dell'Istituto che lavorano su tumoroidi, anche in ambiti di ricerca differenti» conclude Trusolino.