Littérature scientifique sur le sujet « Tumore al polmone »

Sono stati valutati retrospettivamente 120 casi di metastasi spinali esaminati mediante RM presso il nostro Centro. Le tre sedi primitive con maggior tendenza metastatica spinale sono risultate essere il polmone, la mammella e la prostata, confermando la tendenza della letteratura classica. La localizzazione delle forme intra-vertebrali con diametro inferiore ai 2,5 cm mostra tendenza di distribuzione priva di differenze significative tra localizzazioni centro-vertebrali o localizzazioni periferiche in relazione al tumore di origine. Questi ultimi dati contrastano con l'ipotesi di una via metastatica differente tra tumori polmonari (via arteriosa) e da altre sedi (via venosa retrograda). Infine la tendenza di crescita posteriore delle metastasi sembra rispettare la linea mediana.

In accordo con i dati della letteratura la risonanza magnetica si è dimostrata il gold standard nell'individuazione delle localizzazioni metastatiche meningee; inoltre, la RM dovrebbe essere considerata l'indagine di scelta, anche nei confronti dell'esame citologico del liquor, non solo nella ricerca della disseminazione meningea, ma anche nel controllo nel tempo. Nella nostra casistica i tumori più rappresentati sono i medulloblastomi, i carcinomi della mammella, del polmone e i linfomi. Dopo somministrazione e.v. di mdc in RM abbiamo osservato diversi quadri topografici (disseminazione durale, leptomeningea oppure mista) e morfologici (lineare focale, lineare diffuso, nodulare oppure misto) della carcinomatosi meningea. Volendo tentare di fornire un quadro sintetico delle carcinomatosi meningee, si può concludere che nei pazienti con tumore primitivo intra-SNC la disseminazione meningea è prevalentemente di tipo durale e leptomeningea, con morfologia mista (lineare e nodulare), mentre nei pazienti con tumore primitivo extra-SNC si presenta soprattutto di tipo durale e con morfologia lineare diffusa.

Il tumore fibroso solitario (SFT) è una neoplasia rara, benigna, di origine mesenchimale che generalmente origina nella pleura ma che raramente può coinvolgere altre sedi al di fuori degli spazi sierosi (mediastino, polmone, fegato, tiroide); il coinvolgimento laringeo è molto raro con solo pochi casi riportati in letteratura. Riportiamo un caso di SFT in una paziente di 41 anni con coinvolgimento della laringe sopraglottica. La sintomatologia è comparsa con disfonia e modesta odinofagia da 2 anni; L’esame fibrolaringoscopico ha evidenziato una massa sottomucosa con coinvolgimento della sovraglottide di sinistra e della parete mediale del seno piriforme. L’RMN rappresenta l’esame principale per escludere altre diagnosi (schwannoma, paragangliome ed emangioma) e per una corretta stadiazione mentre l’immunoistochimica e l’analisi citomorfologica (bcl-2 e CD34 positiva nel 90% dei casi) è la base per una diagnosi definitiva. La chirurgia (endoscopica o cielo aperto) è la prima scelta di trattamento e l’obbiettivo è un bilancio tra la radicalità oncologica e la funzione d’organo; nel caso riportato l’approccio è stato a cielo aperto per il volume della massa tumorale. La prognosi è buona e solo in alcuni casi (specialmente nei SFT pleurici) il comportamento biologico del tumore può essere di tipo maligno.

Il sistema scheletrico rappresenta nei tumori solidi la terza sede metastatica in ordine di frequenza, dopo fegato e polmoni. Di tutti i segmenti ossei, il rachide risulta essere quello maggiormente interessato. Dal punto di vista prognostico, il coinvolgimento osseo consente sopravvivenze relativamente più lunghe, ma è in grado di condizionare la qualità di vita pesantemente. L'integrazione terapeutica multispecialistica è indispensabile per una corretta valutazione diagnostica e terapeutica. Il trattamento comprende il controllo della malattia neoplastica di base e la terapia delle manifestazioni conseguenti alle metastasi ossee: compressione midollare, dolore, ipercalcemia, complicanze internistiche. Il trattamento oncologico specifico dipende fondamentalmente dallo stadio di malattia, dall'eventuale concomitante coinvolgimento viscerale, dalla ormonodipendenza e dalla chemiosensibilità della patologia neoplastica di base.

Le metastasi spinali comprendono le neoplasie secondarie della colonna vertebrale e del midollo. I dati presenti in letteratura relativi all'incidenza delle metastasi spinali nei pazienti neoplastici sono molto variabili, comunque sempre elevati. L'interessamento vertebrale è presente nella quasi totalità dei casi. I tumori del polmone, della mammella, della prostata e del rene più frequentemente metastatizzano a livello spinale. La modalità di diffusione è prevalentemente ematica, più raramente perineurale, linfatica o liquorale. Le metastasi hanno sul tessuto osseo un effetto prevalentemente osteolitico, raramente osteocondensante (carcinoma prostatico e mammario). A livello del canale vertebrale le metastasi sono localizzate soprattutto in sede extramidollare e rappresentano le lesioni neoplastiche extradurali più frequenti nell'età adulto-avanzata. L'accertamento della primitività o secondarietà di queste lesioni può essere effettuato mediante biopsia a cielo aperto o agobiopsia, spesso per tentare di risolvere i casi dubbi è necessario l'ausilio di tecniche immunoistochimiche che permettono di evidenziare attraverso il citoscheletro cellulare la natura epiteliale, mesenchimale o nervosa delle cellule neoplastiche. Un ulteriore contributo l'anatomopatologo può fornirlo attraverso il riscontro autoptico. Durante tale esame diagnostico si possono evidenziare metastasi spinali in un paziente non rivelate attraverso gli esami clinici (Tomografia Assiale Computerizzata, Risonanza Magnetica), ovvero si può stabilire l'origine di una lesione spinale metastatica rimasta, fino all'obitus, a sede primitiva sconosciuta.

L’introduzione della tomografia computerizzata nelle applicazioni oncologiche è stata rivoluzionaria per la diagnostica delle immagini di molti organi e apparati, superando i limiti della radiologia convenzionale. Questa tecnica rappresenta, infatti, un efficace strumento nella diagnosi e caratterizzazione di numerosi tumori, in quanto questo tipo di applicazione perfusionale amalgama informazioni di natura morfologica, tipiche della TC tradizionale, con studi funzionali sui tessuti in esame. Tuttavia, diversi problemi, tra cui la mancanza di un protocollo standard sia durante la fase di acquisizione dei dati, sia durante la fase di elaborazione dei dati, costituiscono un ostacolo per la trasposizione in clinica della TCp. In questo lavoro di Tesi si è trattato principalmente della modalità di analisi dei dati: ad oggi, infatti, non è ancora stato formulato un protocollo che stabilisca in modo univoco una tecnica di analisi delle mappe perfusionali risultanti dall’elaborazione delle immagini TCp. In particolare, si è tentato di affiancare ai classici metodi di analisi di immagini noti in letteratura un ulteriore tecnica che si basa sull’analisi voxel-by-voxel della regione d’interesse su più slice e non solo su quella di riferimento. Questo studio è stato fortemente motivato dall’elevato grado di eterogeneità che caratterizza molti tessuti neoplastici. A tal proposito, l’elaborato mira ad analizzare in modo qualitativo le mappe perfusionali di slice adiacenti a quella di riferimento e a verificare se queste possano restituire informazioni aggiuntive che risultino indispensabili ai fini della formulazione di una corretta diagnosi e scelta del piano terapeutico da applicare al paziente.

Abstract Il tumore del polmone è stato recentemente associato all’infezione da papillomavirus umano (HPV). Il genoma di questo virus può integrarsi nel genoma dell’ospite in particolari locus definiti fragili e localizzati in vicinanza a geni oncosoppressori. Un possibile sito di integrazione del genoma virale di HPV è rappresentato dal locus FRA3B localizzato nel gene oncosoppressore FHIT. Questo locus genico presenta spesso alterazioni dei microsatelliti (MA), in particolare perdita di eterozigosità (LOH) in numerose tipologie di cancro compreso il tumore del polmone. In questo lavoro ci siamo proposti di studiare l’alterazione del microsatellite D3S1300 localizzato vicino al sito FRA3B in pazienti con NSCLC risultati HPV positivi. A tale scopo sono stati arruolati un totale di 26 pazienti con diagnosi di NSCLC e di questi 11 sono risultati HPV+ e 15 HPV-. Le alterazioni del microsatellite D3S1300 sono state analizzate in DNA estratto da campioni di sangue, brushing bronchiale ed Esalato Condensato (EBC) raccolti al momento dell’arruolamento. La presenza dei virus HPV nelle vie aeree è stata determinata mediante la tecnica di pirosequenziamento e genotipizzazione in tutti i pazienti NSCLC arruolati. I nostri risultati mostrano che il numero di alterazioni D3S1300 trovate sono in numero maggiore in pazienti NSCLC HPV+ rispetto a quelli risultati negativi per la presenza del virus nelle vie aeree. Non è stata trovata correlazione tra sesso, istotipo, stadiazione del tumore e la presenza di alterazioni del microsatellite D3S1300 nel DNA estratto da EBC e brushing bronchiale. I nostri dati suggeriscono che le alterazioni dei microsatelliti nel locus 3p sono presenti in pazienti NSLC HPV+ di origine caucasica e che quest’ultime possono essere coinvolte nella carcinogenesi del polmone nella popolazione infetta dal virus HPV. Ulteriori studi sono necessari per approfondire se l’analisi di queste alterazioni in campioni di EBC possa rappresentare uno strumento di screening non invasivo per questa popolazione ad elevato rischio per lo sviluppo del cancro del polmone. Abstact Lung cancer has recently been associated with human papilloma virus (HPV) infection. The most important event associated with HPV infection in cancer foresees HPV DNA integration into the host genome. Sites of integration such as the fragile site FRA3B adjacent to the FHIT frequently undergo microsatellite alterations (MAs). In this study we aim to verify the role of MAs at 3p in non-small cell lung cancer (NSCLC) with HPV positivity and eventual correlation with sex, histotype, TNM stage and cigarette smoking. We enrolled 26 NSCLC patients to analyze the presence of HPV in their airways (11 HPV+ and 15 HPV-). All subjects had allelotyping analysis of DNA from exhaled breath condensate (EBC), blood and bronchial brushing of microsatellite D3S1300 located in the chromosomal region 3p. For the first time we described the presence of MAs at 3p in EBC of NSCLC patients with HPV positivity. MAs in EBC corresponded to those in paired brushing. The number of patients with 3p MAs was higher in the group of NSCLC with HPV positivity than with HPV negativity. No relationship between the presence and type of MAs in EBC-brushing/DNA and sex, histotype or tumor stage was found. Our results suggested that MAs at 3p are present in caucasic NSLC HPV+ patients and might be involved in lung carcinogenesis. In consideration of the possible clinical usefulness of the analysis of MAS at 3p in the EBC of HPV+ patients in the non-invasive screening for lung cancer, these results merit further studies.

Negli ultimi anni sono emerse evidenze che supportano un ruolo di HPV nella patogenesi del cancro al polmone ed è stata riscontrata la presenza e l’espressione, attraverso distinte linee di ricerca, degli oncogeni di HPV nei tumori polmonari supportando l’ipotesi che forme oncogeniche del virus possano agire come cofattori nel processo carcinogenico. Per chiarire il ruolo di HPV nello sviluppo del tumore del polmone abbiamo utilizzato la linea cellulare polmonare A549 come modello cellulare e, dopo infezione con costrutti esprimenti gli oncogeni E6, E7 ed E6/E7 di HPV16, con un approccio di tipo proteomico, abbiamo studiato i cambiamenti nel profilo di espressione proteica delle diverse linee cellulari infettate, rispetto alla controparte normale, associate alla presenza degli oncogeni. Dall’analisi dei replicati dei gels bidimensionali tra le cellule non infettate e infettate stabilmente con HPV16E6/E7, si sono trovate 17 proteine differenzialmente espresse di almeno 2 volte, la cui intensità media normalizzata fosse statisticamente significativa (p<0.05). L’identificazione delle proteine è stata effettuata con esperimenti di spettrometria di massa MALDI-TOF-MS e nLC-ESI-Q-TOF-MS/MS. Le possibili relazioni e associazioni funzionali tra le proteine espresse differenzialmente nelle linee infettate con gli oncogeni di HPV16 sono state valutate tramite il programma bioinformatico Ingenuity Pathway Analysis. Il risultato, derivante da tutte e tre le diverse condizioni di infezione, suggerisce un coinvolgimento funzionale di processi di inibizione dell’apoptosi e le proteine Annexin IV, Gp96, Hsp27 e Tumor protein-translationally controlled 1 identificate come regolatori principali della sopravvivenza cellulare e inibizione della morte cellulare programmata.
In recent years data have accumulated implicating the involvement of oncogenic HPVs in bronchial carcinogenesis and the presence and expression of oncogenic HPV transcripts in non-small cell lung cancers have been reported throughout distinct studies. Taken together these data seem to support the hypothesis that oncogenic HPVs could act as co-factor in lung carcinogenesis. To further understand the role of HPV in the development of lung cancer we employed the lung cell line A549 stably infected with HPV16E6, HPV16E7 and HPV16E6/E7 constructs to investigate by a proteomic approach the protein profile changes associated with the expression of these oncogenes. Replicated 2-DE gels from uninfected and stably HPV16E6/E7 infected A549 cells were compared for changes in protein profile. We identified 17 different polypeptides whose average normalized spot intensity was statistically significant (p<0.05) and differed by 2- fold. The protein identification was achieved by peptide mass fingerprinting by MALDI-TOF-MS and nLC-ESI-Q-TOF-MS/MS peptide ladder sequencing Relationships between differentially expressed proteins and the HPV-induced infection mechanism have been clustered by knowledge-base database functional association network analysis. The results, deriving from the networks obtained from all three different infection conditions, suggested the functional involvement of a cell death inhibition pathway with central nodes including Annexin IV, Gp96, Hsp27 and Tumor protein-translationally controlled 1 as major key proteins for cell viability and inhibition of apoptosis pathway.

Il tumore al polmone è la principale causa di morte per tumore al mondo sia negli uomini che nelle donne. Il tumore polmonare non a piccole cellule (NSCLC) è il più frequente ed è relativamente insensibile a chemioterapia e radioterapia. Nonostante lo sviluppo di terapie molecolari personalizzate contro specifiche “mutazioni driver” e la combinazione di chemioterapia e terapie a bersaglio molecolare, la mortalità per tumore al polmone rimane molto alta a causa dello sviluppo di resistenza alle diverse terapie. Pertanto, rimane particolarmente urgente ricercare nuove terapie per NSCLC. Recentemente nel nostro laboratorio abbiamo scoperto p65BTK, una nuova isoforma della tirosina chinasi di bruton (BTK), la quale è risultata essere un nuovo oncogene a valle del pathway di RAS. Abbiamo dimostrato che la sua inibizione diminuisce la crescita e la sopravvivenza delle cellule di cancro del colon e ri-sensibilizza cellule tumorali resistenti ai trattamenti. Gli obiettivi di questo progetto sono: studiare il ruolo di p65BTK nel NSCLC e verificare se p65BTK può essere un nuovo target teranostico nel NSCLC. Studiando una coorte di 382 pazienti abbiamo dimostrato che p65BTK è espresso nel 50% dei tumori di pazienti con NSCLC e la sua espressione correla con l'istotipo, l’abitudine al fumo e lo stato mutazionale di EGFR. In particolare, abbiamo trovato una maggiore espressione di p65BTK in pazienti con adenocarcinoma, non fumatori e con EGFR non mutato. Generalmente questi pazienti non sono eleggibili per la terapia con inibitori di EGFR a causa della mancanza di EGFR mutato. Tramite western blot, abbiamo confermato l’over-espressione di p65BTK sia in linee cellulari umane di NSCLC mutate per RAS o per uno dei geni del pathway di RAS, che in cellule primarie derivate da tumori di topi Kras/Trp53 null, suggerendo una correlazione tra l’aumentata espressione di p65BTK e la iper-attivazione del pathway di RAS nel NSCLC. In seguito, abbiamo dimostrato che l'inibizione di p65BTK tramite diversi inibitori di BTK (Ibrutinib, AVL-292, RN486) riduce efficacemente la proliferazione e la clonogenicità di linee di NSCLC con differenti background genetici. Per determinare se p65BTK può essere considerato un nuovo bersaglio terapeutico nel NSCLC, abbiamo trattato linee resistenti di NSCLC con chemioterapia (Cisplatino, Gemcitabina, Pemetrexed) o inibitori di EGFR (Gefitinib, Erlotinib) in singolo, o in combinazione con concentrazioni non tossiche degli inibitori di BTK, valutandone l’effetto sulla vitalità cellulare. Gli inibitori di BTK usati in combinazione con gli inibitori di EGFR o con la chemioterapia sono risultati più efficaci nel ri-sensibilizzare le linee di NSCLC scarsamente responsive ai trattamenti standard e le diverse combinazioni hanno mostrato diversi gradi di sinergia. In conclusione, abbiamo dimostrato che p65BTK è over-espressa nei tumori di pazienti con NSCLC e in linee cellulari umane e murine di NSCLC. Pertanto, i nostri dati indicano p65BTK come un emergente target nel NSCLC e suggeriscono che la combinazione di inibitori di BTK e chemioterapia o terapia a bersaglio molecolare potrebbe rappresentare un nuovo approccio per superare la resistenza alle terapie nel NSCLC. I prossimi passi saranno volti a validare gli effetti dell'inibizione di p65BTK in modelli ex vivo (sferoidi derivati da cellule di NSCLC) e in vivo in modelli murini di NSCLC.
Lung cancer is the leading cause of cancer-related death worldwide both in men and women. In particular, Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC) is the most common subtype and is relatively insensitive to chemotherapy and radiation therapy. Despite the development of personalized molecular targeted therapies against specific driver mutations and the combination of chemotherapy with targeted therapy, lung cancer mortality remains very high because of intrinsic and acquired resistance. Thus, new strategies to overcome these limitations are needed. Recently, we discovered a new isoform of the Bruton Tyrosine Kinase (BTK), referred as p65BTK. We characterized p65BTK as a novel oncogene and a pivotal downstream effector of RAS. Moreover, we showed that its inhibition affected growth and survival of colon cancer cells and reverted resistance to chemotherapy. The aims of this project were: study the role of p65BTK in NSCLC cell biology and verify whether p65BTK may be a novel theranostic target in NSCLC. Studying a cohort of 382 patients, we observed that p65BTK was expressed in 50% of NSCLC patients’ tumors and its expression correlated with histotype, smoke habit and EGFR mutational status. In particular, we found p65BTK significantly more expressed in adenocarcinoma than in squamous carcinoma histotype and in non-smoker as compared to smoker patients. Moreover, its expression was significantly higher in non-smoker patients bearing wild type EGFR. Notably, these patients are not eligible for treatments with EGFR inhibitors due to a lack of EGFR mutation. By western blot analysis we confirmed p65BTK overexpression both in vitro, in NSCLC human cell lines with mutations in RAS or in one of the components of the RAS/MAPK pathway, and ex vivo, in tumor-derived primary cells from Kras/Trp53 null mice, suggesting that p65BTK overexpression correlate with a hyper-activated RAS/MAPK pathway also in NSCLC. Then, we showed that p65BTK inhibition by different BTK inhibitors (Ibrutinib, AVL-292, RN486) strongly impaired proliferation and clonogenicity of NSCLC cell lines with different genetic backgrounds. To determine if p65BTK could be a new theranostic target in NSCLC, representative resistant cell lines were treated with chemotherapy (Cisplatin, Gemcitabine, Pemetrexed) or EGFR-targeted therapy (Gefitinib, Erlotinib) alone or in combination with non-toxic concentrations of BTK inhibitors and then their viability was assessed. We found that BTK inhibitors were effective in re-sensitizing NSCLC cells scarcely responsive to the current treatments when used in combination with EGFR-targeted therapy or chemotherapy. However, the different BTK inhibitors’ combinations showed a better or worse synergy depending on which EGFR inhibitor or chemotherapeutic drug they were combined with. Thus, we demonstrate that p65BTK is overexpressed in NSCLC patients’ tumors and in human and murine NSCLC cells. Moreover, our data indicate p65BTK as an emerging actionable target in NSCLC and suggest that the combination of BTK inhibitors with chemotherapy or targeted therapy may represent a novel therapeutic approach to overcome drug resistance in NSCLC. As future perspectives, we will validate the effects of p65BTK inhibition in ex-vivo (spheroids derived from NSCLC cells) models and in in vivo mouse model of NSCLC.

Le ultime ricerche in campo oncologico sulle cure antitumorali sono indirizzate verso una categoria definita target therapy. In particolare tra le più promettenti, le terapie antiangiogenetiche, il cui scopo primario è quello di limitare l’apporto di sangue al tumore. In questo contesto la Tomografia Computerizzata (TC) perfusionale rappresenta un’importante tecnica di imaging radiologico in grado, teoricamente, di fornire misure quantitative, che permettano una valutazione, anche precoce, della risposta alle terapie antiangiogenetiche. I principali problemi aperti in questo campo riguardano la standardizzazione dei protocolli di acquisizione e di elaborazione delle sequenze perfusionali, che determinano la scarsa riproducibilità dei risultati intra- ed inter-paziente, non consentendone l’uso nella pratica clinica. In letteratura sono presenti diversi studi riguardanti la perfusione dei tumori polmonari, ma vi sono pochi studi sull’affidabilità dei parametri perfusionali calcolati. Questa Tesi si propone di analizzare, quantificare e confrontare gli errori e l’affidabilità dei parametri perfusionali calcolati attraverso la TC perfusionale. In particolare, vengono generate delle mappe di errore ed effettuati dei confronti di diverse regioni del polmone sano. I risultati ottenuti dall’analisi dei casi reali sono discussi al fine di poter definire dei livelli di affidabilità dei parametri perfusionali e di quantificare gli errori che si commettono nella valutazione dei parametri stessi. Questo studio preliminare consentirà, quindi, un’analisi di riproducibilità, permettendo, inoltre, una normalizzazione dei valori perfusionali calcolati nella lesione, al fine di effettuare analisi intra- ed inter-paziente.

Nella ricerca medica, nonostante la crescente evidenza che il sesso potrebbe essere un modificatore dell’effetto dei trattamenti, differenze basate sul sesso nella presentazione, progressione, eventi avversi e nel trattamento delle malattie sono raramente analizzate. Solo nel 2018, Conforti e colleghi hanno evidenziato per la prima volta che considerando pazienti affetti da diversi tipi di tumori in stadio avanzato e trattati con gli inibitori dei checkpoint immunitari, in monoterapia o come terapia combinata, gli uomini ottenevano un beneficio maggiore in sopravvivenza rispetto alle donne. L'obiettivo generale di questa tesi di dottorato è quello di estendere le conoscenze precedenti (limitate) delle differenze basate sul sesso nell'efficacia dell'immunoterapia e di esplorare i meccanismi a livello molecolare che regolano la risposta immunitaria antitumorale negli uomini e nelle donne. In primo luogo abbiamo studiato se, e confermato che, le donne con carcinoma polmonare avanzato traggono maggiore beneficio rispetto agli uomini dalla combinazione della chemioterapia con un anti-PD-1/PD-L1. Abbiamo anche trovato un'interazione tra il sesso e l'efficacia in termini di sopravvivenza di due strategie terapeutiche (anti-PD-1/PD-L1 da soli o in combinazione con la chemioterapia rispetto alla chemioterapia standard) con direzione opposta dell'effetto negli uomini e nelle donne: gli uomini traggono maggior beneficio con un trattamento anti-PD-1 da solo, mentre le donne hanno una migliore sopravvivenza con un anti-PD-1/PD-L1 più chemioterapia. Successivamente abbiamo studiato il dimorfismo di genere della risposta all'immunoterapia contro il tumore del polmone, ipotizzando che l'eterogeneità della risposta a diverse strategie immunoterapeutiche fosse dovuta a differenze nei meccanismi molecolari che guidano la risposta immunitaria antitumorale negli uomini e nelle donne. Abbiamo osservato un minor riconoscimento del tumore e una minore infiltrazione del sistema immunitario negli uomini rispetto alle donne. In particolare, negli uomini, abbiamo riscontrato una minore abbondanza di cellule immunitarie nel microambiente tumorale, un più alto T-cell exclusion score, una minore diversità di repertorio dei recettori delle cellule T e una minore quantità di ubiquitous TCR. Un'infiltrazione immunitaria così povera dei tumori negli uomini potrebbe dipendere da una presentazione dei neoantigeni tumorali meno efficiente al sistema immunitario, a causa dei livelli di espressione più bassi delle molecole di antigene leucocitario umano (HLA) di classe I e II, maggiore frequenza di I perdita di eterozigosi per HLA di tipo I e/o alterazioni in altre componenti del meccanismo di presentazione dell'antigene. Abbiamo anche dimostrato che, tra le vie molecolari e i processi biologici più arricchiti nel microambiente tumorale femminile, ve ne erano molti direttamente correlati alla risposta immunitaria antitumorale. Al contrario, nessuno dei gene sets trovati significativamente arricchiti nei tumori maschili era direttamente correlato alla risposta immunitaria antitumorale. Inoltre, abbiamo fornito un chiaro esempio delle potenziali implicazioni cliniche dei nostri risultati, mostrando differenze significative nell'associazione tra carico mutazionale del tumore e il beneficio di sopravvivenza osservato in uomini e donne trattati con anticorpi anti-PD-1/PD-L1. Abbiamo implementato diversi metodi statistici: le meta-analisi per combinare i risultati di diversi studi; il modello di Cox per analizzare i dati di sopravvivenza; le spline cubiche ristrette come mezzo per indagare gli scostamenti dalla linearità e per modellare la relazione tra covariate continue e gli outcome di sopravvivenza di interesse. Inoltre, abbiamo implementato la metodologia Gene Set Enrichment Analysis nel software statistico SAS con un’estensione alle meta-analisi.
In the last decade lots of research efforts were put in the field of immunotherapy, a relatively new class of treatments that boost the body’s natural defenses to fight against cancer. In medical research, despite growing evidence that sex (i.e., differences between men and women at biological level) might be a disease treatment modifier, sex-based differences in the presentation, progression, adverse events as well as in the prophylactic or therapeutic treatment of diseases were rarely analyzed and reported. Only in 2018, Conforti and colleagues found, for the first time, that considering patients affected by several types of advanced cancers, and treated with immune checkpoint inhibitors as monotherapy or as a combination therapy, males derive larger effect on OS then females do. The overall aim of this doctoral thesis was to extend previous (limited) knowledge on sex-based differences in cancer immunotherapy efficacy and to further explore mechanisms at molecular level that regulate anticancer immune response in men and women. First, we investigated whether, and confirmed that, women with advanced lung cancer derive larger benefit than men from the combination of chemotherapy to an anti-PD-1/PD-L1. We found also an interaction between patients’ sex and the efficacy in OS of two therapeutic strategies (anti-PD-1/PD-L1 alone or in combination with chemotherapy compared to standard chemotherapy) with opposite direction of the effect in men and women: men derive larger benefit than women with an anti-PD-1 treatment alone, while women have better survival with anti-PD-1/PD-L1 plus chemotherapy. Then we deeply studied the sex-based dimorphism of the response to lung cancer immunotherapy, conjecturing that the heterogeneity of response to different immunotherapeutic strategies might be due to differences in the molecular mechanisms that drive anticancer immune response in men and women. We observed a less efficient tumor recognition and infiltration by immune system in men compared to women. In particular, in men, we found a lower abundance of a number of immune cell types in the tumor microenvironment (TME), a significantly higher T-cell exclusion score, a smaller T-cell receptors repertoire diversity and a lower amount of ubiquitous expanded T-cell receptors. We found that such poorer immune infiltration of tumors in men may depend on a less efficient tumor neoantigens presentation to the immune-system, due to lower expression levels of human leukocyte antigen (HLA) class I and II molecules, higher frequency of HLA type I loss of heterozygosity and/or alterations in other component of the antigen presentation machinery. We also showed that, among the molecular pathways and biological processes most significantly enriched in the TME of women, there were many directly related to the anticancer immune response. Contrary, none of the gene sets found significantly enriched in tumors arising in men were directly related to anticancer immune responses. Moreover, we provided a clear example of the potential clinical implications of our findings, showing significant differences in the association between tumor mutational burden and survival benefit observed in men and women treated with anti-PD-1/PD-L1 antibodies. We implemented several statistical methods to answer the different questions depending on the aim of each study. We used meta-analyses to combine results from several studies and to produce estimates of the overall sex-effect of interest. We used cox proportional hazard regression model to analyze survival data and, as a mean to investigate departures from linearity, restricted cubic splines were applied to model the relationship between continuous covariates and the survival outcome of interest. Several bioinformatic tools were used to process the data. Moreover, we implemented the Gene Set Enrichment Analysis methodology in the statistical software SAS with an extension to meta-analysis.

Lung cancer remains the leading cause of cancer-mortality worldwide, mainly due to late diagnosis. Thus, the identification of biomarkers for an early detection would bring great benefit not only for patients but also for high risk subjects. This project was aimed to discover plasma biomarkers potentially useful to enhance our capabilities to identify those individuals at higher risk of lung cancer in heavy smokers population, enrolled in the Multicentric Italian Lung Detection (MILD) program. To this end, we performed multiparametric analysis of proteins and metabolites linked to systemic (Serum Amyloid A, SAA; Paraoxinase 1, PON1; and 50 plasmatic cytokines) and local (proteins and metabolites in exhaled breath condensate, EBC) inflammation and oxidative stress. We also studied the relationships between these parameters and the pulmonary function measured as FEV1 (forced esxpiratory volume in 1 s). Very recently we have demonstrated that increased plasma levels of the acute phase protein SAA and decreased FEV1 levels are associated with an increased risk of lung cancer incidence in heavy smokers. On this basis, for an efficacious detection of the high risk subgroup among the heavy smoking population, we explored the relationship between SAA plasma levels and FEV1. Importantly, we found a significant inverse correlation between these parameters, suggesting that increased levels of SAA are associated to decreased pulmonary function. We then evaluated a group of cytokines by Bio-Plex Suspension Array System, allowing the simultaneous detection of 50 cytokines. According to assessed SAA levels, we evaluated 142 plasma samples by Bio-Plex. By univariate analysis of obtained results we found that SAA levels correlated directly with cytokine levels of IL-12(p40), GRO-α, HGF, MCP-3, M-CSF, SCGF, SDF-1α, IL-6 and IP-10 and that FEV1 values correlated inversely with GRO-α, HGF, MCP-3, β-NGF, SCGF and MIG concentrations. MIG showed the best association with FEV1. Multivariate analysis highlighted an association between SCGF, CTACK, MIF, MIG, IL-16 and Eotaxin. Additionally, we assessed PON1 levels by Western blot and ELISA in the 142 samples. Our data showed an inverse correlation between PON1 and the major acute phase protein CRP (C reactive protein) as well as between PON1 and SAA together with a direct correlation between PON1 and FEV1. This supported our hypothesis that the decrease of the anti-oxidant function corresponds to a systemic increase of acute phase inflammatory proteins and a decrease of pulmonary function. Regarding the locally produced proteins and metabolites we evaluated inflammatory and oxidative stress parameters in 18 EBC samples derived from heavy smokers and 18 obtained from lung cancer patients. By mass spectrometry analysis and immunoenzymatic assays (ELISA, EIA, BIO-PLEX) we generated protein profiles and assessed the levels of Surfactant Protein C, Leucotrien B4, 8-Isoprostane and a group of 14 cytokines. Noteworthy, we could detect an interesting increased level of 8-Isoprostane in EBC samples of lung cancer patients with respect to those derived from heavy smokers. Taken together our multiparametric analyses highlighted the existance of interesting relationships between specific plasma or EBC components and the impairment of lung function. This supports the interesting possibility we have identified potential biomarkers useful for the evaluation of lung cancer risk. However, their effective clinical applicability will be investigated in future studies using a higher number of subjects.

Il carcinoma polmonare è una delle prime cause di morte non solo in Italia, ma anche in tutto il resto del mondo. In particolare, nel nostro paese l’ AIRTUM (Associazione Italiana Registri Tumori) ha stimato 42.500 nuove diagnosi di tumore del polmone nel 2019, che rappresentano il 15% di tutte le diagnosi di tumore negli uomini e il 12% nelle donne. Il 95% delle neoplasie polmonari può essere classificato come SCLC (Small-Cell-Lung-Cancer), detto anche microcitoma, o NSCLC (Non-Small-Cell-Lung-Cancer) in base all’aspetto delle cellule tumorali analizzate al microscopio. Quest’ultima tipologia è la più frequente e nel 30-55% delle diagnosi dà origine a focolai metastatici a livello osseo, associati a complicanze scheletriche, nocicezione e peggioramento della qualità di vita dei pazienti. I trattamenti terapeutici attualmente implementati per il controllo delle sedi neoplastiche includono la somministrazione di inibitori del riassorbimento osseo, radioterapia e chirurgia ortopedica; tuttavia, per limitare gli effetti collaterali associati a queste terapie e incrementare l’efficienza delle cure, sono in corso numerosi studi per lo sviluppo di strategie terapeutiche basate sull’utilizzo di nanoparticelle per applicazioni di drug delivery e ablazione fototermica.