Database clinico e biobanca per lo studio di pazienti oncologici anziani e delle patologie età-correlate

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1 RETE NAZIONALE SOLIDALE E COLLABORAZIONI INTERNAZIONALI DEL PROGRAMMA STRAORDINARIO ONCOLOGIA 2006 art. 3 DM 21 luglio Istituto Superiore di Sanità per Alleanza Contro il Cancro Programma 1: Riduzione delle disparità nell accesso dei pazienti ai mezzi diagnostici e alle terapie Istituto Superiore di Sanità - Roma, 9 Febbraio 2009 Database clinico e biobanca per lo studio di pazienti oncologici anziani e delle patologie età-correlate Dr. Fiorella Guadagni Dipartimento di Medicina di Laboratorio e Biotecnologie Avanzate IRCCS San Raffaele Pisana, Roma

2 Proponente LILT (Lega Italiana per la Lotta contro i Tumori) Presidente: Prof. Francesco Schittulli Referente per il progetto Dr.ssa Maria Pia Misiti Responsabile Scientifico Dr.ssa Fiorella Guadagni Unità Operativa 1 Dip. di Medicina di Laboratorio e Biotecnologie Avanzate IRCCS San Raffaele Pisana, Roma Unità Operativa 2 Prof. Luciano Caprino A.C.I.S.M.O.M. (Associazione Italiana dei Cavalieri Italiani del Sovrano Militare Ordine di Malta), Roma Unità Operativa 3 Prof. Mario Roselli Oncologia Medica, Dipartimento di Medicina Interna, Università di Roma Tor Vergata

3 Rationale La costituzione di un data base clinico (comune alle tre Istituzioni partecipanti) di pazienti oncologici anziani affetti, e non, da patologie associate all età, rappresenta uno strumento essenziale per studi basati sull evidenza clinico-scientifica ed efficace per la valutazione dei bisogni reali di salute di una popolazione di pazienti sempre più in aumento L integrazione al database clinico di informazioni biomolecolari potrebbe permettere di programmare interventi socioassistenziali sulla popolazione generale, soprattutto per quelle patologie con predisposizione ereditaria multifattoriale

4 Risultati attesi Costituzione di una Biobanca Inter-Istituzionale Multidisciplinare Piattaforma informatica in grado di gestire storia clinica ed informazioni biomolecolari di pazienti oncologici anziani affetti, e non, da patologie associate all età Definire e sviluppare criteri di classificazione clinico/molecolare che permettano un inquadramento più accurato delle patologie oggetto dello studio Programmare interventi socio-assistenziali mirati rivolti alla prevenzione di patologie neoplastiche in individui con predisposizione ereditaria multifattoriale Migliorare la qualità di vita del paziente anziano attraverso la standardizzazione di percorsi diagnostico/terapeutici differenziati

5 Obiettivi Costituzione di un data base clinico e di una biobanca interistituzionale multidisciplinare (BioBIM) Reclutamento casistica Sviluppo, standardizzazione e validazione delle metodiche di: prelievo, processazione, stoccaggio e conservazione dei campioni biologici Automazione e robotizzazione delle fasi di processazione e stoccaggio Caratterizzazione di profili genici in associazione a biomarcatori classici utili non solo ad una migliore caratterizzazione della patologia oncologica e diabetica ma anche alla determinazione del rischio neoplastico in pazienti diabetici, e/o alla definizione della responsività alla terapia per entrambe le patologie. Sviluppo, standardizzazione e validazione delle metodiche di analisi molecolare Automazione e robotizzazione delle fasi pre- ed analitiche Caratterizzazione di profili proteomici in associazione a biomarcatori classici utili non solo ad una migliore caratterizzazione della patologia oncologica e diabetica ma anche alla determinazione del rischio neoplastico in pazienti diabetici. Standardizzazione della fase pre-analitica Sviluppo, standardizzazione e validazione di metodiche di analisi proteomica Automazione e robotizzazione delle fasi pre- ed analitiche

6 Obiettivi Costituzione di un data base clinico e di una biobanca interistituzionale multidisciplinare (BioBIM) Reclutamento casistica Sviluppo, standardizzazione e validazione delle metodiche di: prelievo, processazione, stoccaggio e conservazione dei campioni biologici Automazione e robotizzazione delle fasi di processazione e stoccaggio Caratterizzazione di profili genici in associazione a biomarcatori classici utili non solo ad una migliore caratterizzazione della patologia oncologica e diabetica ma anche alla determinazione del rischio neoplastico in pazienti diabetici, e/o alla definizione della responsività alla terapia per entrambe le patologie. Sviluppo, standardizzazione e validazione delle metodiche di analisi molecolare Automazione e robotizzazione delle fasi pre- ed analitiche Caratterizzazione di profili proteomici in associazione a biomarcatori classici utili non solo ad una migliore caratterizzazione della patologia oncologica e diabetica ma anche alla determinazione del rischio neoplastico in pazienti diabetici. Standardizzazione della fase pre-analitica Sviluppo, standardizzazione e validazione di metodiche di analisi proteomica Automazione e robotizzazione delle fasi pre- ed analitiche

7 Popolazione oggetto dello studio Pazienti oncologici (n=500) UO di Oncologia Medica, Dipartimento di Medicina Interna Università di Roma Tor Vergata Pazienti anziani con alterato metabolismo glucidico con o senza neoplasie (n=2000) ACISMOM Università di Roma Tor Vergata IRCCS San Raffaele Pisana Roma Popolazione di controllo (n=500) ACISMOM BioBanca IRCCS San Raffaele Pisana Roma Università di Roma Tor Vergata

8 Soggetti reclutati (06 Febbraio 2009) Numero Individui sani 591 Pazienti oncologici 690 Pazienti diabetici Senza patologia oncologica 494 Con patologia oncologica 321 Con patologie età-correlate 131 Popolazione Totale 1627

9 Obiettivi Costituzione di un data base clinico e di una biobanca interistituzionale multidisciplinare (BioBIM) Reclutamento casistica Sviluppo, standardizzazione e validazione delle metodiche di: prelievo, processazione, stoccaggio e conservazione dei campioni biologici Automazione e robotizzazione delle fasi di processazione e stoccaggio Caratterizzazione di profili genici in associazione a biomarcatori classici utili non solo ad una migliore caratterizzazione della patologia oncologica e diabetica ma anche alla determinazione del rischio neoplastico in pazienti diabetici, e/o alla definizione della responsività alla terapia per entrambe le patologie. Sviluppo, standardizzazione e validazione delle metodiche di analisi molecolare Automazione e robotizzazione delle fasi pre- ed analitiche Caratterizzazione di profili proteomici in associazione a biomarcatori classici utili non solo ad una migliore caratterizzazione della patologia oncologica e diabetica ma anche alla determinazione del rischio neoplastico in pazienti diabetici. Standardizzazione della fase pre-analitica Sviluppo, standardizzazione e validazione di metodiche di analisi proteomica Automazione e robotizzazione delle fasi pre- ed analitiche

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11 Laboratory Robotisation Sample distribution

12 Laboratory Robotisation Sample identification and recording

13 Laboratory Robotisation Blood storage for biological bank

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15 Descrizione del sistema FRONT END Medici Ricercatori Prestazioni sanitarie Dati Sperimentali CANALI WEB PDA SERVIZI GESTIONALI SERVIZI INFORMATIVI SERVIZI ANALITICI BACK-END SERVIZI DI CONNETTIVITA SERVIZI DI GESTIONE DELLA SICUREZZA E DELLA PRIVACY OLTP DATAWAREHOUSE SERVIZI OPERAZIONALI Banca dati (OLAP, Data Mining) Sede Centrale

16 BioBanca Interistituzionale Multidisciplinare (BioBIM) 1. Completa Automazione della processazione dei campioni biologici 2. Utilizzazione di una doppia tracciabilità del campione utilizzando codici bidimensionali sulla provetta ed un codice a barre sul contenitore 3. Uso di nuovi sistemi di rilevazione per tracciare e storicizzare in modo completo tutti i processi a cui il campione biologico è stato sottoposto 4. Integrazione attiva delle informazioni relative ai campioni e loro manipolazione/rielaborazione mediante l impiego di tecnologie OLAP (on-line Analitical Processing) 5. L integrazione della BioBIM con le attività di diagnostica e ricerca attraverso l utilizzo del Data Mining (analisi dei dati semiautomatica tramite algoritmi euristici) permetterà l esplorazione dei dati per analisi di parametri non identificabili a priori (in collaborazione con la Facoltà di Ingegneria, IT, Università La Sapienza ed il Dipartimento ICT, CNR)

17 Prodotti della Ricerca Reclutamento della casistica Automazione e robotizzazione Strutturazione delle piattaforme informatiche Automation and robotization of processing and storage procedures in biobanking Guadagni F. (Manuscript in preparation) World Biobanking Summit - 24th & 25th September 2009, Edinburgo

18 Obiettivi Costituzione di un data base clinico e di una biobanca interistituzionale multidisciplinare (BioBIM) Reclutamento casistica Sviluppo, standardizzazione e validazione delle metodiche di: prelievo, processazione, stoccaggio e conservazione dei campioni biologici Automazione e robotizzazione delle fasi di processazione e stoccaggio Caratterizzazione di profili genici in associazione a biomarcatori classici utili non solo ad una migliore caratterizzazione della patologia oncologica e diabetica ma anche alla determinazione del rischio neoplastico in pazienti diabetici, e/o alla definizione della responsività alla terapia per entrambe le patologie. Sviluppo, standardizzazione e validazione delle metodiche di analisi molecolare Automazione e robotizzazione delle fasi pre- ed analitiche Caratterizzazione di profili proteomici in associazione a biomarcatori classici utili non solo ad una migliore caratterizzazione della patologia oncologica e diabetica ma anche alla determinazione del rischio neoplastico in pazienti diabetici. Standardizzazione della fase pre-analitica Sviluppo, standardizzazione e validazione di metodiche di analisi proteomica Automazione e robotizzazione delle fasi pre- ed analitiche

19 Standardizzazione delle metodiche per l individuazione di varianti di sequenze e polimorfismi metabolici (SNPs) di geni coinvolti nei pathway di correlazione tra cancro, invecchiamento ed alterazioni metaboliche Insulin receptor substrate 1 e 2 (IRS1 e IRS2), IGF-binding proteins (IGFBPs) IGFBP proteasi Insulin like growth factor (IGF-1) Tumor Necrosis Factor (TNF-alfa) Interleukin 6 (IL-6) C-reactive Protein (CRP) Adipokines Serine/Threonine Protein Kinase 11 LKB1/STK11 APC/beta-catenina

20 Laboratory Robotization for genomic highthroughput analysis DNA extraction, purification and sequence analysis

21 Obiettivi Costituzione di un data base clinico e di una biobanca interistituzionale multidisciplinare (BioBIM) Reclutamento casistica Sviluppo, standardizzazione e validazione delle metodiche di: prelievo, processazione, stoccaggio e conservazione dei campioni biologici Automazione e robotizzazione delle fasi di processazione e stoccaggio Caratterizzazione di profili genici in associazione a biomarcatori classici utili non solo ad una migliore caratterizzazione della patologia oncologica e diabetica ma anche alla determinazione del rischio neoplastico in pazienti diabetici, e/o alla definizione della responsività alla terapia per entrambe le patologie. Sviluppo, standardizzazione e validazione delle metodiche di analisi molecolare Automazione e robotizzazione delle fasi pre- ed analitiche Caratterizzazione di profili proteomici in associazione a biomarcatori classici utili non solo ad una migliore caratterizzazione della patologia oncologica e diabetica ma anche alla determinazione del rischio neoplastico in pazienti diabetici. Standardizzazione della fase pre-analitica Sviluppo, standardizzazione e validazione di metodiche di analisi proteomica Automazione e robotizzazione delle fasi pre- ed analitiche

22 Laboratory Robotization for proteomics highthroughput analysis Protein extraction Protein extraction, purification and MS analysis Protein purification Protein characterization Protein profiling

23 Prodotti della Ricerca Development of an alternative analytical strategy for analysis of Membrane Proteins by Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry Di Girolamo F, Ponzi M, Samperi R, Alessandroni J, Guadagni F. (submitted for publication) Standardized processing and storage procedures of serum for proteomics analysis Di Girolamo F, Alessandroni J, Guadagni F. World Biobanking Summit - 24th & 25th September 2009, Edinburgo (Manuscript in preparation)

24 Prodotti della Ricerca del progetto Database clinico e biobanca per lo studio di pazienti oncologici anziani e delle patologie età-correlate Guadagni F, Roselli M, Spila A, D Alessandro R, Lucci I, Polce L, Formica V, Laudisi A, Portarena I, Palmirotta R, Ferroni P. Serum leptin levels in colorectal cancer patients. Anticancer Res, 8(5C):3304, (Submitted for publication) Di Girolamo F, Ponzi M, Samperi R, Alessandroni J, Guadagni F. Development of an analytical strategy for analysis of membrane proteins by matrix assisted laser desorption ionization mass spectrometry. (Submitted for Publication) Roselli M., Formica V., Martini F., Portarena I., Mariotti S., Del Monte G., La Farina F., Lucci I., D Angelo S., Ferroni P., Guadagni F.: Association between inflammatory mediators, D-dimer levels and vascular endothelial growth factor (VEGF) in patients with adenocarcinoma. Anticancer Res., 8(5C): , (Submitted for publication) Di Girolamo F, Alessandroni J, Guadagni F. Standardized processing and storage procedures of serum for proteomics analysis World Biobanking Summit - 24th & 25th September 2009, Edinburgo (Manuscript in preparation) Guadagni F Automation and robotization of processing and storage procedures in biobanking World Biobanking Summit - 24th & 25th September 2009, Edinburgo (Manuscript in preparation)

25 Network Ospedaliero Accettazione campioni biologici Automazione Fase Pre-Analitica Refertazione Automazione Ricerca Scientifica Banca Biologica Semi- Robotizzata Automazione Processazione e Diagnostica Genomica Proteomica Metabolomica

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27 Development of an alternative analytical strategy for analysis of Membrane Proteins by Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry Di Girolamo F, Ponzi M, Samperi R, Alessandroni J, Guadagni F. (submitted for publication) TWP 1 B3AT_MOUSE P04919 Total Sequence Coverage 33% Transmembrane Sequence Coverage 37% MGDMRDHEEV LEIPDRDSEE ELENIIGQIA YRDLTIPVTE MQDPEALPTE QTATDYVPSS TSTPHPSSGQ VYVELQELMM DQRNQELQWV EAAHWIGLEE NLREDGVWGR PHLSYLTFWS LLELQKVFSK GTFLLGLAET SLAGVANHLL DCFIYEDQIR PQDREELLRA LLLKRSHAED LGNLEGVKPA VLTRSGGASE PLLPHQPSLE TQLYCGQAEG GSEGPSTSGT LKIPPDSETT LVLVGRANFL EKPVLGFVRL KEAVPLEDLV LPEPVGFLLV LLGPEAPHVD YTQLGRAAAT LMTERVFRIT ASMAHNREEL LRSLESFLDC SLVLPPTDAP SEKALLNLVP VQKELLRRRY LPSPAKPDPN LYNTLDLNGG KGGPGDEDDP LRRTGRIFGG LIRDIRRRYP YYLSDITDAL SPQVLAAVIF IYFAALSPAV TFGGLLGEKT RNLMGVSELL ISTAVQGILF ALLGAQPLLV LGFSGPLLVF EEAFFSFCES NNLEYIVGRA WIGFWLILLV MLVVAFEGSF LVQYISRYTQ EIFSFLISLI FIYETFSKLI KIFQDYPLQQ TYAPVVMKPK PQGPVPNTAL FSLVLMAGTF LLAMTLRKFK NSTYFPGKLR RVIGDFGVPI SILIMVLVDS FIKGTYTQKL SVPDGLKVSN SSARGWVIHP LGLYRLFPTW MMFASVLPAL LVFILIFLES QITTLIVSKP ERKMIKGSGF HLDLLLVVGM GGVAALFGMP WLSATTVRSV THANALTVMG KASGPGAAAQ IQEVKEQRIS GLLVSVLVGL SILMEPILSR IPLAVLFGIF LYMGVTSLSG IQLFDRILLL FKPPKYHPDV PFVKRVKTWR MHLFTGIQII CLAVLWVVKS TPASLALPFV LILTVPLRRL ILPLIFRELE LQCLDGDDAK VTFDEENGLD EYDEVPMPV CP 1 B3AT_MOUSE P04919 Total Sequence Coverage 30% Transmembrane Sequence Coverage 0% MGDMRDHEEV LEIPDRDSEE ELENIIGQIA YRDLTIPVTE MQDPEALPTE QTATDYVPSS TSTPHPSSGQ VYVELQELMM DQRNQELQWV EAAHWIGLEE NLREDGVWGR PHLSYLTFWS LLELQKVFSK GTFLLGLAET SLAGVANHLL DCFIYEDQIR PQDREELLRA LLLKRSHAED LGNLEGVKPA VLTRSGGASE PLLPHQPSLE TQLYCGQAEG GSEGPSTSGT LKIPPDSETT LVLVGRANFL EKPVLGFVRL KEAVPLEDLV LPEPVGFLLV LLGPEAPHVD YTQLGRAAAT LMTERVFRIT ASMAHNREEL LRSLESFLDC SLVLPPTDAP SEKALLNLVP VQKELLRRRY LPSPAKPDPN LYNTLDLNGG KGGPGDEDDP LRRTGRIFGG LIRDIRRRYP YYLSDITDAL SPQVLAAVIF IYFAALSPAV TFGGLLGEKT RNLMGVSELL ISTAVQGILF ALLGAQPLLV LGFSGPLLVF EEAFFSFCES NNLEYIVGRA WIGFWLILLV MLVVAFEGSF LVQYISRYTQ EIFSFLISLI FIYETFSKLI KIFQDYPLQQ TYAPVVMKPK PQGPVPNTAL FSLVLMAGTF LLAMTLRKFK NSTYFPGKLR RVIGDFGVPI SILIMVLVDS FIKGTYTQKL SVPDGLKVSN SSARGWVIHP LGLYRLFPTW MMFASVLPAL LVFILIFLES QITTLIVSKP ERKMIKGSGF HLDLLLVVGM GGVAALFGMP WLSATTVRSV THANALTVMG KASGPGAAAQ IQEVKEQRIS GLLVSVLVGL SILMEPILSR IPLAVLFGIF LYMGVTSLSG IQLFDRILLL FKPPKYHPDV PFVKRVKTWR MHLFTGIQII CLAVLWVVKS TPASLALPFV LILTVPLRRL ILPLIFRELE LQCLDGDDAK VTFDEENGLD EYDEVPMPV

28 Cronogramma Attività Mesi 1-12 Mesi Mesi Reclutamento pazienti e campionamento biologico; messa a punto delle metodiche (U.O. 1, 2 e 3) Indagini di diagnostica molecolare e studi di modificazioni post traduzionali mediante indagini di proteomica al fine di identificare possibili biomarcatori molecolari (U.O. 1) Analisi della validità clinica dei potenziali biomarcatori identificati che possano essere utilizzati non solo nella determinazione, diagnosi e prevenzione del rischio neoplastico in pazienti diabetici, ma anche come indici predittivi di responsività e/o tossicità alla terapia (U.O. 1, 2 e 3)

29 Risultati attesi Costituzione di una Biobanca Inter-Istituzionale Multidisciplinare Piattaforma informatica in grado di gestire la storia clinica ed informazioni biomolecolari di pazienti oncologici anziani affetti, e non, da patologie associate all età Definire e sviluppare criteri di classificazione clinico/molecolare che permettano un inquadramento più accurato delle patologie oggetto dello studio Programmare interventi socio-assistenziali mirati rivolti alla prevenzione di patologie neoplastiche in individui con predisposizione ereditaria multifattoriale Migliorare la qualità di vita del paziente anziano attraverso la standardizzazione di percorsi diagnostico/terapeutici differenziati

30 Valutazione di marcatori sierici e plasmatici Citochine pro- ed anti-infiammatorie (TNF-alfa, IL-6, e IL-10 ) Proteina C-reattiva mediante una metodica immunonefelometrica ad alta sensibilità Adipochine (leptina, adiponectina, resistina e grelina) mediante metodiche immunoenzimatiche Marcatori ematici ed urinari di stress ossidativo (condizione associata all invecchiamento ed al T2DM) Marcatori di attivazione piastrinica o coagulativa (interazione esistente tra alterazioni del metabolismo glicolipidico e modificazioni dell assetto emostatico-coagulativo e tra quest ultimo e la crescita e la neoangiogenesi tumorale)