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Agata Catalano
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1 Onconutrizione: La ricerca in chemioprevenzione Ulrich Pfeffer U.O.C. Patologia Molecolare ntegrata RCCS Azienda Ospedaliera Universitaria San Mar6no ST s6tuto Nazionale per la Ricerca sul Cancro

2 La prevenzione primaria dei tumori Uno di due uomini e una di tre donne riceveranno una diagnosi di cancro in qualche momento della loro vita TuB sono a rischio!

3 ndividui sani OBBETTV DELLA LVELLO D PREVENZONE CHEMOPREVENZONE nibizione della cancerogenesi Prevenzione primaria Fase pre- clinica Reversione della cancerogenesi Prevenzione secondaria Pazien6 dopo la terapia Prevenzione di nuovi tumori primari Prevenzione delle metastasi Prevenzione secondaria Prevenzione terziaria

4 La prevenzione primaria dei tumori nterven( sullo s(le di vita fumo, alcool, dieta, a4vità fisica American Heart AssociaNon: n 2004, women consumed an average of 22% more calories per day than they did in 1971, and men consumed 10% more. A third of adults do not undertake any physical acnvity. Sostanze naturali contenute nella dieta che prevengono il cancro an(- ossidan(, an(- infiammatori Sostanze chemiopreven(vi farmaci ben tollera( privi di effe4 tossici sostanze naturali somministrate come farmaco

5 Fa[ori di rischio genenci ed ambientali Chemioprevenzione mirata Cara[erisNche molecolari del tumore Meccanismi molecolari della prevenzione

6 di rischio gene(ci ed ambientali Ambientali: fumo, amianto, PCB, alcool, dieta ecc. Gene(ci: Mutazioni di geni tumore soppressore (BRCA1 ecc.) Polimorfismi Benché il genoma umano è quasi iden(co tra tu4 gli uomini ci sono piccole differenze tra individui che consistono nella sos(tuzione di singole (nucleo(di) del nostro codice gene(co, polimorfismi, che possono alterare la funzionalità dei geni ed influenzare il rischio di sviluppare tumori

7 SNP array Affymetrix nc.

9 Rischio genenco del carcinoma mammario Mutazioni in geni di soprressori della tumorigenesi - BRCA1, BRCA2 alta penetranza, bassa incidenza Polimorfismi (SNP) in oltre 200 geni bassa penetranza, alta incidenza

11 Rischio genenco del carcinoma mammario Mutazioni in geni di soprressori della tumorigenesi - BRCA1, BRCA2 alta penetranza, bassa incidenza Polimorfismi (SNP) in oltre 200 geni bassa penetranza, alta incidenza Mutazioni rare - presen( in singoli sogge4 o famiglie, risulta( di «errori» nella trasmissione dei geni da genitori a figli varia penetranza, bassissima incidenza Queste mutazioni possono essere scoperto a@raverso il sequenziamento del genoma intero di singoli pazien( con la metodica del «Next Genera(on Sequencing»

12 E N O Z Cara[erizzazione molecolare d ei tumori R T U N n i E S L E A L C F F X T R A d e A C N CL

13 Cara[erizzazione molecolare dei tumori Hu et al. BMC Genomics 2006

14 nnovazione del next generanon sequencing Sequenziamento di singole molecole Parallelizzazione del sequenziamento Riduzione dei tempi Riduzione dei cos(

15 Emulsion PCR

16 Michael L. Metzker Nature Reviews gene6cs 11, (2010) Pirosequenziamento

18 Applicazioni del next generanon sequencing ü whole genome sequencing, il sequenziamento di genomi interi: genomi di specie non ancora sequenziate (de novo sequencing) o genomi no( per l analisi della variabilità gene(ca e la scoperta di mutazioni, lo spe@ro mutazionale di tumori, ü exome sequencing, il sequenziamento di tu@e le regioni del genoma che codificano per proteine (esoni), ü deep sequencing per l iden(ficazione di mutazioni presen( in solo una parte del campione come ad esempio in tumori molecolarmente eterogenei, ü targeted re- sequencing per l iden(ficazione di mutazioni in geni no( come per esempio il kinoma, l insieme dei geni codifican( per tu@e le chinasi, ü paired- end sequencing per l iden(ficazione di alterazioni stru@urali del genoma come le traslocazioni e grandi inversioni, ü RNA- sequencing per analizzare l espressione genica mediante sequenziamento di frammen( di tu4 i trascri4 presen( in un campione, ü ChP- sequencing per analizzare le interazioni tra proteine legan( la croma(na mediante sequenziamento dei frammen( di DNA co- precipitate con la proteina in esame, ü Bisulfite- sequencing per l analisi dello stato dime(lazione del DNA a livello genomico, ü Metagenomics per l analisi di popolazioni eterogene di micro- organismi presen( in un campione biologico.

19 Genome- wide somanc mutanons. MJ Ellis et al. Nature 000, 1-8 (2012) doi: /nature11143

20 Most significantly mutated genes in breast cancer as determined by whole- exome sequencing (n =103). S Banerji et al. Nature 486, (2012) doi: /nature11154

21 Next generanon sequencing per la medicina personalizzata Sequenziamento del DNA del tumore e di leucoci( den(ficazione delle mutazioni soma(che den(ficazione di farmaci specifici per tali mutazioni

22 L esempio dell aspirina Da tempo viene discusso l effe@o preven(vo che l aspirina esercita per le mala4e tumorali. Recen( studi rivelano che l effe@o di prevenzione secondaria osservato per il carcinoma del colon è interamente legato alla presenza di una specifica mutazione.

23 Liao et al. NEJM 367,17, 2012

24 PK3CA COX- 2 Prostaglandin E2 apoptosis

25 ABCA1 ER E N O Z R T U N n i E S L E A L C F F X T R A d e A C N CL E2 snmulated ProliferaNon Bachmeier et al. Cell Physiol Biochem 2007 Bachmeier et al. Carcinogenesis 2008 Bachmeier et al. Cell Physiol Biochem 2010 Bachmeier et al. Mol. Cancer 2010 Bachmeier et al. Fron(ers Biosci Kilian et al. Carcinogenesis 2012 Kronski et al. submi@ed

26 Chemioprevenzione molecolarmente mirata E possibile classificare i tumori sulla base delle loro cara@eris(che molecolari come il profilo di espressione e lo spe@ro di mutazioni. La classificazione molecolare indica bersagli della chemioprevenzione. E possibile studiare i meccanismi molecolari a@raverso i quali sostanze naturali e sinte(che esercitano un effe@o preven(vo. Si possono individuare sostanze adeguate a contrastare l insorgenza o la progressione di tumori con determinate cara@eris(che molecolari. Rimane difficile determinare il rischio specifico di ogni singola persona a prescindere dai pochi casi chiaramente familiari. GeneNca Tumore Chemio- prevenzione mirata farmaco

27 RCCS AOU San Martino - ST ntegrated Molecular Pathology Adriana Amaro Alessia Esposito Daniele Gaibazzi Giovanna Angelini Renata Scarzello Valentina Mirisola LMU-Munich Beatrice Bachmeier Peter Kilian Emanuel Kronski Funding: MinSal, Regione Liguria, Compagnia San Paolo

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