Translational Hematology
La di Translational Hematology è coordinata dalla Dr.ssa Giorgia Simonetti.
L’attività di ricerca dell’Unità si basa sulla caratterizzazione della malattia del singolo paziente (e dei suoi cambiamenti nel tempo) da più punti di vista, che vengono integrati per identificare, e quindi testare in laboratorio, terapie personalizzate, ovvero che vanno a colpire i punti deboli di quella specifica malattia.
Oggetto di studio dell’Unità Translational Hematology sono i tumori del sangue, ed in particolare leucemia acuta mieloide, leucemia acuta linfoblastica, mieloma multiplo, linfoma diffuso a grandi cellule B, malattie mieloproliferative croniche.
L’approccio adottato permette di migliorare la conoscenza dei meccanismi che inducono l’insorgenza e favoriscono la progressione dei tumori del sangue, di monitorare nel tempo la malattia e studiare nuove terapie o combinazioni di terapie per sconfiggerli. Tale approccio prevede:
- analisi genetiche e genomiche delle cellule neoplastiche mediante tecnologie di nuova generazione sul tumore in toto oppure a livello di singola cellula;
- studio del metabolismo delle cellule e del microbiota (estesi anche ad altri tipi di cancro, ad esempio il tumore al seno), come meccanismi che sostengono il tumore ma anche come possibili bersagli per eradicare tali cellule;
- studio dei meccanismi con cui le cellule maligne crescono e mantengono integro il loro materiale genetico e di nuovi farmaci che li colpiscono;
- ricerca di cellule tumorali circolanti come “fase leucemica” del tumore solido;
- analisi di vescicole extracellulari come forma di comunicazione fra cellule che può promuovere la crescita e la sopravvivenza cellulare del tumore, ne modella l’ambiente circostante e influisce sulla risposta immunitaria;
- studio dei meccanismi di soppressione messi in atto dal tumore per sfuggire al controllo da parte del sistema immunitario e di terapie per potenziare la risposta immunitaria contro il tumore;
- ottimizzazione di sistemi che riproducano in laboratorio la complessità del tumore e del suo ambiente circostante, al fine di testare le nuove terapie in condizioni che rispecchino il più possibile quelle reali.
L’Unità collabora con diverse università e ospita studenti di tesi e di dottorato. Attualmente fanno parte dell’Unità le Dottorande Dott.ssa Nour Alassi e Dott.ssa Francesca Ruggieri (Università di Bologna).
HEMATOLOGY PLATFORM
Caratterizzazione molecolare multi-livello delle neoplasie ematologiche. Tecnologie di sequenziamento di nuova generazione (NGS), inclusi il sequenziamento dell’intero esoma, del genoma e del trascrittoma delle cellule ematopoietiche maligne unite ad una sempre più precisa analisi bioinformatica, vengono applicate per una conoscenza approfondita delle alterazioni che definiscono sottogruppi di malattia, fino al singolo paziente, secondo un approccio di medicina personalizzata. Tale approccio è anche funzionale all’attività del Tumor Molecular Board per i pazienti onco-ematologici, attivo in Istituto. Le informazioni genetiche sono integrate con i dati metabolomici dei fluidi corporei e delle cellule tumorali, e del microbiota, con l'obiettivo di migliorare la stratificazione dei pazienti e la prognosi, e definire nuovi bersagli terapeutici e vulnerabilità selettive ai farmaci. Questi studi forniranno le basi per l’introduzione di nuovi biomarcatori nella pratica clinica e nella diagnostica di routine.
Caratterizzazione dell’eterogeneità e dell’evoluzione di malattia attraverso sequenziamento a singola cellula. Gli strumenti Tapestri (Mission Bio) e Chromium controller (10x Genomics) offrono l’opportunità di analizzare i tumori a livello di singola cellula, caratterizzandone sia il materiale genetico, che i cambiamenti che da esso derivano all’interno delle cellule maligne, consentendo di comprenderne la complessità. L’analisi a singola cellula permette di identificare precocemente e studiare in maniera approfondita le caratteristiche della ripresa o progressione di malattia, al fine di migliorare nel prossimo futuro la cura del paziente mediante interventi sempre più tempestivi. Inoltre, grazie a questo approccio stiamo studiando i cambiamenti che si verificano nel sistema immunitario durante lo sviluppo del tumore e quelli indotti dalla pressione delle terapie.
Terapie innovative contro i tumori ematologici. L’IRST offre una piattaforma per studi preclinici inclusi modelli cellulari per analisi in laboratorio, materiale da paziente e, a breve, modelli animali, al fine di esplorare e valutare nuove combinazioni terapeutiche verso una medicina sempre più personalizzata, che si avvale della caratterizzazione molecolare sopra riportata. In particolare, stiamo esplorando i difetti nel ciclo cellulare, nei sistemi per la riparazione del DNA e le alterazioni metaboliche al fine di colpire le cellule maligne, risparmiando la loro controparte normale, riducendo così la tossicità delle terapie.
The Translational Hematology Unit is coordinated by Dr. Giorgia Simonetti.
The research activity of the Unit is based on the characterization of the individual patient's disease (and its changes over time) from several points of view, which are integrated to identify, and then test in the laboratory, personalized therapies, aided to targeting the Achilles of that specific disease.
The focus of the Translational Hematology Unit are blood cancers, and in particular acute myeloid leukemia, acute lymphoblastic leukemia, multiple myeloma, diffuse large B cell lymphoma, chronic myeloproliferative disorders.
The research strategy allows improve our knowledge of the mechanisms that induce the onset and promote the progression of blood cancers, to follow the disease over time and to develop novel therapies or combinations of therapies to eradicate them. The research involves:
- genetic and genomic analyses of malignant cells using next generation technologies on the tumor as a whole or at the single cell level;
- study of cell metabolism and of microbiota (also extended to other types of cancer, for example breast cancer), as mechanisms that support the tumor but also as possible targets to eradicate these cells;
- study of the mechanisms by which malignant cells grow and preserve the integrity of their genetic material and of new drugs targeting them;
- analysis of circulating tumor cells as the "leukemic phase" of solid tumor;
- analysis of extracellular vesicles as a tool for cell-cell communication that can promote tumor cell growth and survival, shape the surrounding environment and influence the immune response;
- study of the suppression mechanisms implemented by the tumor to escape the control by the immune system and of therapies to enhance the immune response against the tumor;
- fine-tuning of systems that reproduce, in the laboratory, the complexity of the tumor and its surrounding environment, in order to test new therapies under conditions that accurately reflect the real ones.
The Unit is collaborating with universities and hosts undergraduate and PhD students. In particular, the PhD students Nour Alassi and Francesca Ruggieri, from University of Bologna are currently part of the Unit.
HEMATOLOGY PLATFORM
Multi-level molecular characterization of hematological malignancies. Next generation sequencing (NGS) technologies, including whole exome, whole genome and whole transcriptome sequencing of blood cancer cells combined with continuously refined bioinformatic analyses, are applied for a deep characterization of the alterations that define subgroups of disease and each individual patient, according to a personalized medicine approach. This approach is also functional to the activity of the Tumor Molecular Board for onco-haematological patients. The genetic information is integrated with metabolomics data of body fluids and tumor cells, and microbiota, with the aim of improving patient stratification and prognosis, and defining new therapeutic targets and selective drug vulnerabilities. These studies will provide the basis for the introduction of new biomarkers into clinical practice and routine diagnostics.
Characterization of disease heterogeneity and evolution through single cell sequencing. The Tapestri (Mission Bio) and Chromium controller (10x Genomics) instruments offer the opportunity to analyze tumors at the single cell level, characterizing both their genetic material and the changes that derive from it within malignant cells, allowing understand its complexity. The single cell analysis allows the early identification and deep characterization of disease relapse or progression, in order to improve patients’ care in the near future through timely interventions. Moreover, thanks to this approach we are studying the changes that occur in the immune system during tumor development and those induced by the therapeutic pressure.
Innovative therapies against hematological tumors. IRST offers a platform for preclinical studies including cell models for laboratory analysis, patient material and, soon, animal models, in order to explore and evaluate new therapeutic combinations towards a more and more personalized medicine, which makes use of the above-mentioned molecular characterization. In particular, we are exploring defects in the cell cycle and DNA repair systems and metabolic alterations in order to target malignant cells while sparing their normal counterparts, thus reducing the toxicity of therapies.
