Professor D’Incalci, lei è uno dei membri storici del comitato del Prix Galien Italia, da oltre 10 anni. Come ha visto evolvere il Premio nel tempo?
Le maggiori conoscenze sui meccanismi molecolari alla base di molte malattie consente di sviluppare nuovi farmaci con meccanismi d’azione più selettivi che colpiscono dei bersagli molecolari specifici. L’evoluzione del premio riflette lo sviluppo di farmaci che sono diretti ai meccanismi patogenetici delle malattie sia attraverso l’identificazione di piccole molecole altamente selettive sia sempre di più di farmaci biologici innovativi come anticorpi e acidi nucleici dotati di altissima specificità.
Come integra la sua esperienza nel comitato del Prix Galien Italia con le sue attività di ricerca, e quale impatto ha visto in questo ruolo?
La mia attività di ricerca è nel campo dell’oncologia e della farmacologia antitumorale, che rappresenta una delle aree di maggiore interesse anche per il Prix Gallien. La caratterizzazione biologica dei tumori umani, del microambiente tumorale e dei meccanismi immunologici antitumorali apre la via alla scoperta e sviluppo di moltissime nuove molecole innovative, che costituiscono una frazione importante dei candidati per il Prix Gallien. È quindi per me un piacere contribuire alla selezione dei farmaci più innovativi e più efficaci, soprattutto per quanto riguarda l’area oncologica.
Qual è il focus principale della sua ricerca attuale all’Humanitas e come si collega alla diagnosi precoce dei tumori?
Nonostante che per diverse neoplasie ematologiche e per alcuni tumori solidi ci siano stati negli ultimi anni degli importanti progressi terapeutici, l’impatto di molte terapie innovative sulla sopravvivenza dei malati di cancro è molto minore delle aspettative. Questo perché la diagnosi di molti tumori è tardiva, avviene cioè quando il tumore è metastatico e altamente eterogeneo dal punto di vista biologico. Quasi tutti i tumori, soprattutto in fase avanzata, presentano una forte instabilità genomica e questo spiega la grande eterogeneità biologica con la conseguente crescita di cloni cellulari resistenti. L’impatto della terapia farmacologica, integrata ad altre terapie, ha molte più chances di portare alla guarigione o ad una lunga remissione se la diagnosi avviene in una fase precoce della malattia. Un miglioramento nella nostra capacità di diagnosticare i tumori in fase iniziale avrebbe un enorme impatto non solo sulla riduzione di sofferenza e aumento della sopravvivenza di moltissimi malati, ma anche sulla sostenibilità dei sistemi sanitari e sull’intera società.
Queste considerazioni hanno spinto me ed una parte del mio laboratorio a dedicare una parte importante della nostra ricerca allo sviluppo di metodi innovativi per la diagnosi precoce dei tumori. Abbiamo compreso che la ricerca nel campo della diagnosi e nella terapia di moltissime malattie non può essere disgiunta, un concetto che stanno comprendendo non solo molti ricercatori accademici, ma anche alcuni gruppi di ricerca industriale.
La ricerca nel campo della prevenzione e della diagnosi precoce delle malattie richiede dei tempi relativamente lunghi, ma ha secondo me una grande probabilità di successo anche grazie all’applicazione dei potentissimi metodi omici, bioinformatici e di AI di cui disponiamo oggi, e grazie alle crescenti conoscenze sulla patogenesi molecolare delle diverse malattie neoplastiche.
Può spiegarci brevemente l’importanza del DNA Pap test nella diagnosi precoce del tumore ovarico e quali innovazioni ha contribuito a sviluppare in questo campo?
La maggioranza dei carcinomi ovarici originano nelle tube di Falloppio; si ritiene che le cellule tumorali dalla tuba si muovano e dalla fimbria si diffondano nell’ovaio e nel peritoneo; queste maggiori conoscenze sulla storia naturale del carcinoma ovarico ci hanno suggerito la possibilità che le cellule tumorali potessero anche muoversi nell’altra direzione, cioè verso l’endocervice. Per verificare questa ipotesi abbiamo valutato se il DNA estratto dal PAP test di pazienti con carcinoma ovarico presentasse alterazioni molecolari riscontrabili nel DNA estratto dal tumore della stessa paziente. Il gene più comunemente mutato nel carcinoma ovarico sieroso di alto grado (il più frequente e letale istotipo) è quello della P53. Abbiamo quindi focalizzato i nostri primi studi su questo gene, trovando nel PAP test le stesse mutazioni che erano presenti nel tumore.
Questi dati ci hanno offerto il razionale per lo sviluppo di un test di diagnosi precoce basato sull’analisi del DNA estratto dal PAP test.
Due concetti importanti sono emersi dal nostro studio: 1) l’importanza delle conoscenze sulla patogenesi del tumore e sulla sua evoluzione, che ci ha portato a sviluppare un metodo che sfrutta la particolare localizzazione del tumore ovarico nelle sue prime fasi di crescita; 2) l’importanza di utilizzare un biomarcatore presente nelle fasi precoci della crescita del tumore come la mutazione di P53, considerata il primo evento molecolare della trasformazione oncogenica.
Precedenti fallimenti di programmi di diagnosi precoce del carcinoma ovarico erano basati sulla misura di biomarcatori che sono espressi quando il tumore è già in fase avanzata e quindi non adatti per diagnosticare la malattia al suo inizio.
Quali sono le sfide più significative che ha affrontato nella sua ricerca retrospettiva pubblicata su Science Translational Medicine pubblicato nel 2023 (Paracchini L, Marchini S, Zola P, Laudani ME, Pagano E, Giordano L, et al. TP53 clonal variants in Papanicolaou test samples collected up to 6 years prior to high-grade serous ovarian cancer diagnosis. Sci Transl Med. 2023;15:eadi2556. doi:10.1126/scitranslmed.adi2556) e quali risultati ha ottenuto?
Abbiamo collaborato con molti ospedali e centri oncologici per raccogliere retrospettivamente PAP test prelevati molti anni prima della diagnosi di carcinoma dell’ovaio, dimostrando che le alterazioni molecolari erano presenti già 9 anni prima della diagnosi di carcinoma dell’ovaio.
Anche se le mutazioni di P53, riscontrate nel PAP test, erano identiche a quelle presenti nel tumore, abbiamo compreso che le mutazioni di questo gene oncosoppressore non poteva essere un biomarcatore adeguato per la diagnosi precoce, in quanto le stesse mutazioni possono essere presenti in tessuti normali nell’aging, con il rischio di falsi positivi. Abbiamo quindi indirizzato i nostri studi sull’ analisi dell’instabilità genomica. Il lavoro pubblicato su Science Translational Medicine fornisce la prova di principio che sia possibile anticipare la diagnosi di carcinoma dell’ovaio attraverso un sequenziamento genomico del DNA che dimostra un aumento significativo dell’instabilità genomica rispetto a valori controllo valutati nella popolazione che non ha sviluppato il tumore.
Lo studio riportato nella pubblicazione supporta ulteriormente la potenziale fattibilità della diagnosi precoce del cancro ovarico e costituisce la base per studi retrospettivi e prospettici di grandi dimensioni che definiscano l’accuratezza del nostro metodo e la sua applicabilità.
In che modo le sue ricerche sulla farmacologia dei farmaci antitumorali influenzano le terapie attuali e future per i pazienti oncologici?
In numerosi anni di ricerche il mio gruppo di ricerca all’Istituto Mario Negri e più recentemente all’Humanitas ha contribuito allo sviluppo di molti farmaci antitumorali, a volte attraverso studi preclinici fino alle prime fasi di sperimentazione clinica. Abbiamo sempre unito studi di farmacocinetica e farmacodinamica a studi su modelli sperimentali, in modo da rendere possibile la trasferibilità dei dati preclinici in clinica. Uno dei campi in cui abbiamo lavorato intensamente è quello di prodotti naturali, soprattutto di origine marina. Uno di questi farmaci, trabectedina, è oggi utilizzato in clinica per la terapia dei sarcomi delle parti molli e dei carcinomi dell’ovaio. I primi studi condotti nel 1994 nel mio laboratorio indicavano che trabectedina sembrava essere il prototipo di un nuovo tipo di farmaco per il suo legame al solco minore del DNA e diverso meccanismo d’azione rispetto ai farmaci già noti e per la sua attività antitumorale contro tumori resistenti ad altri farmaci. Trabectedina però risultava essere epatotossico e sarebbe stato difficile svilupparlo in clinica se i nostri studi preclinici non avessero dimostrato come l’epatotossicità potesse essere neutralizzata dal pretrattamento con antiinfiammatori steroidei. Nella Fase I clinica trabectedina mostrava attività in alcuni sarcomi delle parti molli e in carcinomi ovarici resistenti alle precedenti terapie e questi dati aumentarono l’interesse per il farmaco che è poi stato sviluppato e registrato in tutto il mondo. Gli studi meccanicistici del nostro gruppo sono stati anche importanti nel dimostrare che l’effetto antitumorale non era dovuto ad un inibitorio sui macrofagi associati al tumore e ad una attività immunomodulante.
Questi studi sono stati la base per attivare protocolli di combinazione di trabectedina e di un suo analogo strutturale con immunoterapici che stanno producendo dei risultati terapeutici importanti.
Recentemente il mio gruppo è anche impegnato nello studio e nello sviluppo di immunoconiugati dotati di altissimo indice terapeutico che ci auguriamo di sperimentare presto in clinica.
Il Prix Galien Italia ha inserito una specifica categoria per la ricerca traslazionale, nell’ottica di valorizzare i giovani che operano in questo ambito. A suo avviso, quali sono le principali criticità del settore, in particolare per chi è agli inizi?
La ricerca translazionale, secondo me, deve essere attuata lavorando in un team con diverse competenze e capacità. Mentre la ricerca di base può essere diretta a comprendere un meccanismo indipendentemente dalla sua rilevanza la ricerca translazionale deve tenere in grande considerazione la potenziale ricaduta clinica. Questo implica una valutazione critica dei modelli e condizioni sperimentali e dei metodi che vengono utilizzati nella ricerca. In molti casi i modelli sperimentali sono solo in parte corrispondenti alla complessità della clinica e a volte si impiegano molti anni per il loro sviluppo e la loro caratterizzazione. Questo per un giovane la cui carriera scientifica è dipendente dalle pubblicazioni può essere un grande ostacolo. Un altro aspetto da considerare è che la ricerca translazionale, che porta a risultati che hanno un reale impatto nella clinica, è necessariamente attuata oggi da team di ricerca con competenze altamente specializzate. Ad esempio, un contributo crescente è quello dei bioinformatici e dei data scientists, con cui biologi, farmacologi, patologi, ecc. devono necessariamente dialogare in modo costruttivo e questo processo non è sempre facile. Il successo dipende complessivamente dal team e non da singoli ricercatori e questo contrasta con la visione molto individualista che ancora oggi ha la ricerca negli ambienti accademici. Nonostante le obiettive difficoltà dobbiamo stimolare i giovani ad essere coinvolti in progetti di ricerca translazionale. Dobbiamo comunicare loro che la soddisfazione scientifica ed umana che si prova quando un risultato ottenuto in laboratorio viene applicato con successo in clinica è appagante.
Quali tecnologie innovative sta utilizzando per migliorare la distribuzione dei farmaci nei tumori e quali risultati ha già ottenuto?
Il mio gruppo di ricerca da molti anni ha dimostrato come uno dei meccanismi di resistenza di alcuni tumori solidi ai farmaci antitumorali è la loro insufficiente ed eterogenea distribuzione nel tessuto tumorale. Molti anni fa avevamo pubblicato studi farmacocinetici che mostravano come le concentrazioni di farmaci nelle diverse parti del tumore erano molto variabili e questo non era sorprendente considerata l’alterata vascolarizzazione dei tumori e l’alta pressione interstiziale che impedisce un passaggio dei farmaci dal capillare al tessuto neoplastico. Lo sviluppo di tecniche di Imaging Mass Spectrometry ha reso possibile la messa a punto di metodiche per la valutazione della concentrazione di farmaci in diverse parti di una fettina di tessuto tumorale, che può essere simultaneamente caratterizzata per altre proprietà morfologiche (ad esempio istochimiche) o funzionali con studi metabolici spaziali.
Questo approccio è ancora a livello preclinico e la sua applicazione clinica richiede ulteriori studi per ottimizzarne la sensibilità e l’accuratezza, ma è potenzialmente adeguato per studiare la distribuzione dei farmaci e per investigare metodi o composti che possono essere impiegati per modularla in modo desiderato. L’importanza dello studio della distribuzione dei farmaci è ancora di maggiore interesse per molecole di grandi dimensioni come anticorpi o immunoconiugati la cui efficacia è limitata dalla limitata distribuzione.
Stiamo lavorando per validare queste metodologie e renderle applicabili a livello clinico.
In che modo la sua esperienza come presidente della Società Italiana di Cancerologia (SIC) ha influito sulla sua ricerca e sulle sue collaborazioni?
La SIC è la più antica Società che si occupa di oncologia in Italia essendo nata nel 1952. Nel corso degli anni ha avuto diverse anime, con un prevalente interesse di cancerogenesi per alcuni anni, di biologia molecolare ed immunologia dei tumori in altri, di oncologia clinica, ecc. Oggi la SIC integra laboratori di ricerca biologica ed immunologica di base con laboratori interessati alla ricerca farmacologica e translazionale e centri clinici che sviluppano nuovi biomarcatori, nuovi farmaci e nuove terapie oncologiche anche in collaborazione con altre Società come l’Associazione Italiana di Oncologia Medica (AIOM) con cui facciamo anche delle iniziative congiunte.
Credo che la collaborazione con diversi gruppi di ricerca sia fondamentale per attuare programmi di ricerca innovativa e competitiva e mi auguro che la SIC sia di aiuto e di stimolo per moltissimi giovani che intraprendono questa difficile attività. Nei nostri meeting diamo moltissimo spazio alle presentazioni (in Inglese) di giovani ricercatori che si alternano a quelle di ricercatori italiani e stranieri esperti in campi specifici. Le interazioni producono sviluppo di idee, di competenze e di preziose collaborazioni scientifiche. Attraverso sponsorizzazioni di numerose fondazioni e realtà industriali interessate alla ricerca riusciamo a distribuire molte borse viaggio e premi ai migliori giovani ricercatori. Generare occasioni di crescita per i giovani ricercatori è per me un obiettivo davvero importante per il futuro della ricerca nel nostro paese. Il lavoro di ricerca è difficile, richiede molti sacrifici, a volte è frustrante, ma per dei giovani ricercatori sentirsi al centro di nuove idee e paradigmi di ricerca è un’esperienza appassionante, a maggior ragione quando acquisire nuove conoscenze può anche tradursi in un miglioramento della diagnosi e terapia di tumori e in ultima analisi nel ridurre le sofferenze dei pazienti.
Può descrivere un caso specifico in cui la diagnosi precoce ha portato a un miglioramento significativo delle opzioni terapeutiche per i pazienti con tumore ovarico?
Più che un singolo caso posso dire che la probabilità di lunga sopravvivenza (maggiore di 5 anni) di una paziente con un carcinoma dell’ovaio al primo stadio è vicina al 90%, mentre è minore del 5 % per uno stadio avanzato.
Quali sono le prospettive future per la ricerca nel campo della diagnosi precoce dei tumori e come intende contribuire a queste evoluzioni?
L’importanza della diagnosi precoce in oncologia è già ben dimostrata per i tumori del seno, della cervice e i tumori gastrointestinali per i quali esistono già metodi di screening la cui efficacia è comprovata dal miglioramento della mortalità per questi tumori.
Per molti altri tumori sono in corso numerosi studi, ma dobbiamo attendere molti anni prima di avere delle evidenze sufficienti per una loro applicazione nella pratica clinica con programmi di screening.
La maggioranza degli studi in corso sono finalizzati a identificare nel plasma dei biomarcatori (genomici, epigenomici o proteomici) che rivelano la presenza di una forma iniziale di tumore.
Ritengo che le probabilità di successo siano maggiori per i test diagnostici attuati su campioni biologici locoregionali, perché la vicinanza anatomica aumenta le probabilità di raggiungere un’alta sensibilità e specificità. Ad esempio il DNA isolato dal PAP test consente di identificare alterazioni genomiche in tumori ovarici in fase iniziale, mentre le stesse alterazioni sono riscontrabili nel plasma solo quando la malattia è in stadio avanzato, quindi troppo tardi per una diagnosi precoce. Questo modello potrebbe essere esteso per la diagnosi precoce di altri tumori attraverso prelievi locali, anche sviluppando metodi poco invasivi. Un altro aspetto che sia il nostro gruppo che molti altri ricercatori stanno affrontando è quello di combinare diversi biomarcatori e tecniche di imaging in modo da migliorare l’accuratezza diagnostica, anche attraverso l’applicazione di tecniche di “machine learning” ed Intelligenza Artificiale. Sono certo che questa area di ricerca avrà un forte sviluppo nei prossimi anni, e questo mi auguro migliorerà sostanzialmente la sopravvivenza dei pazienti ammalati di tumore.
Che consiglio darebbe ai giovani ricercatori che desiderano intraprendere una carriera nella ricerca oncologica, considerando le sue esperienze personali?
Un consiglio che mi sento di dare è di cercare di inserirsi in laboratori che svolgono della ricerca innovativa con metodi molto rigorosi. All’inizio bisogna acquisire esperienza, senza avere troppa fretta, cercando di acquisire non solo conoscenze, ma anche una metodologia scientifica solida. Come in ogni attività avere dei fondamentali solidi è molto importante!
La ricerca biomedica è divenuta così complessa che deve essere necessariamente attuata attraverso la collaborazione con diverse figure professionali. È fondamentale la comunicazione fra ricercatori. Questo richiede che ogni membro del team impari a lavorare con gli altri, comprenda almeno in generale il lavoro degli altri, e sia in grado di comunicarlo in modo chiaro. Questo a volte richiede un grande lavoro.
È di grande importanza avere una conoscenza dell’Inglese essenziale per partecipare attivamente a congressi internazionali e discutere i propri dati con sufficiente confidenza. Chi ha l’occasione di passare un periodo di training e di ricerca in un buon laboratorio all’estero deve assolutamente sfruttare questa possibilità, che arricchirà la sua esperienza e gli/le permetterà anche di capire se la sua scelta sia quella giusta. Nella mia esperienza, nel corso degli anni ho avuto la fortuna di avere con me giovani brillanti, che hanno poi avuto delle importanti carriere soprattutto all’estero nel campo della ricerca. Generalmente oltre ad avere delle capacità erano giovani estremamente motivati, che lavoravano con passione. La passione e l’entusiasmo sono fondamentali per intraprendere questa carriera.
