Grazie a un sistema di codici a barre genetici e a un nuovo metodo di sequenziamento su singola cellula, un gruppo di ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) a Milano ha dimostrato che è possibile identificare le cellule che danno inizio ai tumori e alle metastasi, in particolare nella mammella. Con le stesse tecniche i ricercatori hanno anche scoperto quali tra queste cellule sono in grado di resistere alle chemioterapie prima ancora che tali caratteristiche si manifestino nelle pazienti. I dati ottenuti, grazie al sostegno di Fondazione AIRC, sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications.
In genere i codici a barre sono comunemente utilizzati per identificare i prodotti in commercio e per tenerne traccia durante scambi e movimentazioni. Il gruppo di ricerca del Centro di Scienze Genomiche dell’IIT a Milano, coordinato da Francesco Nicassio, li hanno impiegati per un uso più insolito: per etichettare le cellule tumorali e seguirle nella loro evoluzione nel tempo. Lo studio era in particolare focalizzato sul tumore del seno triplo negativo, una neoplasia che rappresenta circa il 20% dei tumori della mammella. Poiché è ancora poco curabile, è anche un’importante sfida terapeutica e di ricerca. Le etichette sono state assegnate a singole cellule in coltura di tumore del seno triplo negativo, così che fosse possibile seguirne il percorso evolutivo durante lo sviluppo e la crescita del tumore. L’approccio ha permesso di comporre un identikit specifico e riconoscibile delle cellule presenti nel cancro che si è formato.
“Identificare tali cellule non è semplice, ma grazie a una stretta collaborazione multidisciplinare e all’uso di tecnologie multi-omiche all’avanguardia – in particolare il sequenziamento a singola cellula – siamo riusciti a ottenere questo risultato” spiega Nicassio, che ha diretto il lavoro di ricerca. “In base alle caratteristiche molecolari individuate è stato possibile selezionare tra le cellule tumorali quelle che possono formare le metastasi e quelle in grado di sviluppare resistenze ai farmaci”. Il passo successivo è stato studiare gli aspetti genetici delle cellule tracciate, nelle loro caratteristiche genetiche, epigenetiche e trascrizionali.
I ricercatori hanno messo a punto un metodo multi-omico, un modo innovativo per studiare queste caratteristiche contemporaneamente. I risultati hanno mostrato che proprio le caratteristiche epigenetiche – ovvero quelle modificazioni che pur non modificando la sequenza del DNA e dell’RNA, sono in grado di influire sull’espressione dei geni – sono alla base sia dello sviluppo iniziale del tumore sia della formazione di metastasi. “Quello che abbiamo ottenuto è l’identificazione di un ‘epigenoma pro-metastatico’, una sorta di firma molecolare già presente nel tumore primario che identifica le cellule più aggressive”, aggiunge Matteo Marzi, del Centro di Scienze Genomiche di IIT@SEMM, Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) a Milano, uno degli autori dell’articolo.
Sulla base di tali firme molecolari i ricercatori hanno quindi potuto catalogare le cellule come più o meno aggressive, e distinguerle da un’altra popolazione che determina, invece, la resistenza ai farmaci a causa di mutazioni genetiche. “Il nostro è stato principalmente un lavoro di caratterizzazione fine dei profili molecolari delle singole cellule, applicando tecnologie innovative per osservare e capire ciò che prima potevamo soltanto ipotizzare”, spiega la coautrice Francesca Nadalin, ricercatrice sia all’IIT a Milano sia allo European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) di Cambridge, nel Regno Unito. “I risultati suggeriscono che certe regioni specifiche del genoma possano essere implicate nello sviluppo di specifiche proprietà del cancro, come la proliferazione tumorale o la resistenza alla chemioterapia”, aggiunge.
Il gruppo di ricerca punta ora ad approfondire ulteriormente la ricerca, per potere un giorno introdurre i risultati ottenuti nella pratica clinica. Potrebbero essere infatti la base per nuovi metodi di diagnosi precoce e di trattamenti terapeutici innovativi. I prossimi passi prevedono la validazione dei risultati ottenuti su una maggiore varietà di cellule in coltura, e una migliore comprensione del legame tra l’identikit molecolare e le cause alla base delle metastasi e della resistenza alla terapia farmacologica.