Responsabile del Laboratorio di Oncologia Molecolare e di Precisione, Michele Caraglia, professore ordinario presso l’Università della Campania ‘Luigi Vanvitelli’, è ormai tornato alle sue attività ordinarie a Biogem, dopo la lunga fase ‘pandemica’, che lo ha visto a capo dell’area COVID-19.
A distanza di circa due anni, lo risentiamo.
Professore, è ormai tempo di bilanci definitivi sull’esperienza dell’area COVID-19 di Biogem?
Per molti mesi, il mio laboratorio, guidato operativamente dalla dottoressa Marianna Scrima, è stato impegnato a ‘sfornare’ ogni giorno fino a 1.400-1.700 risultati molecolari di tamponi nasofaringei per SARS-CoV-19. Il tutto corredato da referto diagnostico vidimato. Un’esperienza molto formativa, che ci ha fatto, tra l’altro, comprendere quanto l’attività di diagnostica sia diversa da quella di ricerca scientifica, richiedendo, accanto alla precisione del risultato ottenuto, la velocità del rilascio di un referto ad uso clinico.
Questa nostra attività ha inoltre offerto al territorio di Ariano Irpino e delle intere province di Avellino e Benevento, un servizio per il quale le ASL e i laboratori privati non erano ancora attrezzati, almeno nelle fasi iniziali dell’emergenza pandemica. Ha infine dato la possibilità a Biogem di poter mostrare a tutti l’utilità del proprio operato, mettendosi al servizio della comunità in un momento particolarmente difficile.
Quanti dei progetti di ricerca allora avviati sono oggi terminati? E con quali risultati?
Durante la fase emergenziale, quando il laboratorio era attivo per 12-14 ore al giorno, abbiamo portato a termine due progetti di ricerca, entrambi pubblicati su riviste internazionali ad alto impact. Il primo ci ha visto operare in cooperazione con una start-up Irpina (TESTAMI), per la messa a punto di un test molecolare da tampone nasofaringeo autosomministrato dal paziente, che ha la possibilità, senza muoversi da casa, di ricevere, entro le 48 ore successive, il referto diagnostico, su piattaforma informatica. Il secondo progetto ci ha consentito di verificare, già dopo la seconda ondata pandemica di Sars-CoV-2, la comparsa di decine di mutazioni in geni rilevanti sull’RNA codificante virale. E’ stata così evidenziata la notevole suscettibilità mutazionale del virus, alla base, nelle prime fasi della pandemia, della sua elevata virulenza, ma che ha permesso la selezione di ceppi virali a meno elevata virulenza, nelle fasi finali della pandemia stessa.
Attualmente è in corso un progetto di ricerca, finanziato dalla Regione Campania (Epi-Genius), in collaborazione con la professoressa Lucia Altucci, che ha lo scopo di identificare la suscettibilità genetica ed epi-genetica dei pazienti affetti da infezione da Sars-CoV-2 a sviluppare malattia, sintomatica o meno. Tale progetto svelerà la suscettibilità dei pazienti al Sars-CoV-2 e ad altri virus correlati emergenti.
In che modo le nuove competenze acquisite sono state riversate nell’attività 'ordinaria’ del suo Laboratorio?
Le competenze acquisite in questo campo specifico ci hanno permesso di disegnare un progetto di ricerca dedicato allo studio della suscettibilità individuale ad infezioni virali e di toccare con mano le procedure indispensabili per eseguire test molecolari di qualità. Queste attività saranno certamente utili a comprendere i processi organizzativi nel laboratorio di diagnostica genetica che Biogem sta allestendo.
L’annuncio di Moderna sul cosiddetto vaccino anti-tumorale entro il 2030 inciderà sulla programmazione della ricerca da parte del suo team?
I vaccini con attività antitumorale sono un’arma alla quale ricercatori di tutto il mondo stanno lavorando ormai da 40 anni. Il set-up dei programmi e schemi vaccinali fino ad oggi non ha, tuttavia, fornito risultati clinici esaltanti. In compenso, il vaccino anti-SarS-Cov-2 ha dato degli insegnamenti importanti su come sviluppare e somministrare un vaccino basato sulla veicolazione nanotecnologica in liposomi modificati di RNA. Questo ha aperto lo scenario allo sviluppo di strategie vaccinali innovative, non solo contro il cancro, ma anche contro patologie cardiovascolari e malattie rare.
Comunque, non sono aduso agli eccessivi entusiasmi in seguito ad annunci roboanti. Quindi, stiamo a vedere….
E la collaborazione sempre più diretta tra Biogem e il professore Antonio Iavarone, impegnato a Miami?
Ringrazio ancora Biogem per avermi dato la possibilità di conoscere il professore Antonio Iavarone, uno dei ricercatori di spicco, a livello mondiale, nel campo della medicina di precisione in ambito oncologico. Con lui e con il professore Michele Ceccarelli (responsabile del nostro laboratorio di Bioinformatica) stiamo lavorando alla possibilità di sviluppare un test sul sangue di pazienti affetti da neoplasie, basato sullo studio della metilazione e frammentazione del DNA tumorale circolante, in grado di fare diagnosi precise sul tipo di tumore e sul sito di origine della neoplasia (stomaco, mammella, pancreas, polmone, colon etc.).
Un ambizioso obiettivo collegato è la determinazione della prognosi e della sensibilità alla terapia dei pazienti. Vorrei sottolineare che questo progetto è stato eseguito prevalentemente a Biogem, sia per la parte riguardante la raccolta dei campioni biologici e analisi del DNA tumorale circolante, sia per quella relativa alle analisi bioinformatiche. A questo proposito, vorrei ringraziare la squadra del mio laboratorio, composta dalle dottoresse Marianna Scrima, Piera Grisolia e Cinzia Graziano.
Il ‘core business’ del suo laboratorio rimane lo studio sul tumore della laringe. In questo campo, quali novità può trasmetterci?
Il carcinoma della laringe ha principalmente come isotipo tumorale quello squamoso. Le maggiori difficoltà in questo campo sono: la diagnosi tardiva (effettuata quando sono già presenti invasione locale o metastatizzazione a distanza); la mancanza di molte armi terapeutiche da poter impiegare nello stadio avanzato; e la difficoltà di rilevare, al momento dell’intervento, la presenza di micro-metastasi linfonodali loco-regionali. Dal punto di vista terapeutico, negli ultimi anni sono state impiegate, anche nel campo del carcinoma della laringe metastatico, i nuovi immunoterapici (i cosiddetti ‘immunological check point inhibitors’). Purtroppo, solo il 20% circa dei pazienti risponde a tali strategie terapeutiche e non siamo ancora in grado di prevedere in maniera efficace quelli responsivi e quelli resistenti a tale terapia. In questo campo stiamo cercando di applicare, in collaborazione con il gruppo del professore Ceccarelli, lo stresso algoritmo diagnostico basato sullo studio della metilazione e frammentazione del DNA tumorale circolante. In relazione alla possibilità di diagnosticare micrometastasi linfonodali al momento dell’intervento chirurgico, abbiamo identificato un micro-RNA (piccolissimo RNA che non codifica per proteine), il miR449a, che, quando espresso a livello del tessuto tumorale a bassi livelli, è in grado di predire la presenza di micrometastasi linfonodali. Stiamo ora approfondendo la conoscenza del meccanismo con il quale tale microRNA è in grado di modulare i processi di invasione e metastatizzazione tumorale. In particolare, abbiamo rilevato che questo miRNA è in grado di deregolare processi infiammatori determinati dalla via di traduzione di interleuchina-6. Per quanto riguarda la diagnosi precoce del carcinoma della laringe, stiamo sviluppando un approccio basato sull’identificazione di una miRNA signature su sangue dei pazienti.
Può spiegare al grande pubblico cosa si intende per caratterizzazione di signature di miRNA circolanti, al centro delle attività del suo Laboratorio?
La possibilità di determinare un singolo miRNA, che specificamente può essere utilizzato per determinare la diagnosi e/o la prognosi di una neoplasia, è limitata dal fatto che il processo di trasformazione neoplastica è complesso e richiede la partecipazione di diverse alterazioni molecolari, con la conseguente deregolazione dell’espressione di diversi marcatori all’interno del tessuto tumorale. Pertanto, l’alterazione di un solo marcatore non è sicuramente e specificamente associata alla presenza di malattia. Su queste basi sono spesso richiesti l’identificazione e il dosaggio di una serie di marcatori che, insieme, costituiscono la cosiddetta ‘signature’, ovvero, in italiano, la firma molecolare della neoplasia. Tale firma molecolare si può poi associare alla diagnosi o alla prognosi della malattia. Anche nel caso dei microRNA la determinazione di come diversi micro-RNA sono deregolati in un tipo di cancro può aiutare a costruire una firma molecolare della malattia, permettendo di fare diagnosi precoce e di disegnare l’approccio terapeutico ottimale, sulla base della malignità predetta della neoplasia.
Ci descrive i casi più emblematici di collaborazione con altre aree di ricerca di Biogem?
Oltre alla già citata e consolidata intesa con il gruppo di bioinformatica del professore Ceccarelli, collaboriamo con il team della professoressa Concetta Ambrosino, nell’isolamento e caratterizzazione di singole cellule nervose in un modello zebrafish di malattia da danno mitocondriale. Con il gruppo di Nefrologia e con il suo fondatore e nostro direttore scientifico, Giovambattista Capasso, studiamo, invece, l’identificazione di miRNA circolanti in pazienti nefro-trapiantati, che sviluppano neoplasie. Reputo di particolare interesse quest’ultimo studio, in quanto punta all’identificazione di una signature di microRNA capace di predire lo sviluppo di neoplasia e il sito di origine delle stessa, in una popolazione ad alto rischio neoplastico, come quella con trapianto renale.
Insieme al gruppo diretto dal professore Geppino Falco stiamo infine svolgendo esperimenti di isolamento di cellule singole da organoidi ottenuti da pazienti con carcinoma gastrico. Tale ricerca si pone l’obiettivo di effettuare studi funzionali su singole cellule derivate da organoidi e caratterizzate dal punto di vista molecolare con tecnologie di single cell (o nuclei) genome sequencing.
E ci fa qualche esempio di approccio traslazionale delle sue attività di ricerca?
Le nostre attività di ricerca hanno permesso di identificare 3 miRNA circolanti ad elevato potenziale diagnostico nei tumori della laringe e di identificare un algoritmo diagnostico nelle neoplasie umane che, attraverso l’utilizzo del sangue dei pazienti, ci consente di rilevare la presenza del tumore e la sua sede primitiva. Abbiamo inoltre identificato un microRNA (il miR423-5p), che può avere un ruolo terapeutico in diverse neoplasie umane, come il carcinoma della prostata ed il cancro epatico. Attualmente stiamo disegnando e sviluppando nanoparticelle in grado di veicolare il micro-RNA nel tessuto tumorale.
La squadra è cresciuta, o almeno, si è ulteriormente consolidata. Nel dettaglio, quali sono le ricerche di maggiore impegno condotte dai singoli ricercatori?
Voglio ringraziare innanzitutto la dottoressa Marianna Scrima, che ha coordinato tutte le attività del laboratorio da me diretto (sia quelle diagnostiche COVID sia quelle di ricerca propriamente dette). Oltre a quelli già citati, gli altri progetti in corso nel laboratorio sono i seguenti:
- Studio degli effetti dell’ipossia sulle caratteristiche genotipiche ed epigenetiche del mesotelioma umano (Dr. Marco Bocchetti, Dr.ssa Cinzia Graziano).
- Caratterizzazione genotipica del melanoma sottile: impatto su prognosi e predizione di risposta (Dr.ssa Federica Melisi, dr.ssa Lucia Pasquale).
- Studio del cross-talk tra micro-RNA e long non coding RNA nell’epatocarcinoma umano (Dr. Marco Bocchetti).
- Caratterizzazione di un nuovo anticorpo diretto contro un antigene tumore specifico del mesotelioma umano (Dr. Marco Bocchetti).
- Caratterizzazione degli effetti della radioterapia sull’espressione genica in cellule di glioblastoma (Dr.ssa Federica Melisi, dr.ssa Lucia Pasquale).
- Studio della suscettibilità genetica alla cachessia neoplastica (Dr.ssa Lucia Pasquale).
- Studio della suscettibilità genetica ed epigenetica alla infezione da SARS-Cov-2 (Dr.ssa Alessia Maria Cossu, Dr.ssa Clara Iannarone).
Sottolineo infine, che, negli ultimi anni, al nostro team si sono aggiunti, rafforzandolo considerevolmente, diversi giovani ricercatori, come Marco Bocchetti e Alessia Maria Cossu, e dottorande di ricerca, come Federica Melisi, Piera Grisolia, Clara Iannarone e Cinzia Graziano.
Ettore Zecchino