Duke University: sviluppo di nuovi strumenti per combattere il cancro
Data di pubblicazione:I ricercatori della Duke stanno creando approcci più precisi per fermare i tumori
Per decenni, il trattamento medico del cancro ha generalmente significato chemioterapia, radioterapia o chirurgia, da soli o in combinazione. Ma le cose stanno cambiando rapidamente. Oggi stanno diventando disponibili nuovi approcci come immunoterapie e terapie mirate, e molti altri sono in fase di ricerca e sviluppo. In molti casi, i nuovi trattamenti sono più efficaci, con minori effetti collaterali.
"È un momento entusiasmante per la ricerca e la scoperta del cancro", ha affermato Colin Duckett, PhD, professore di patologia, presidente ad interim del Dipartimento di farmacologia e biologia del cancro e vice preside per le scienze di base.
“Stiamo entrando in quest’era in cui disponiamo di una nuova serie di strumenti che possiamo utilizzare per curare il cancro”.
-Colin Duckett, PhD
I ricercatori del Duke Cancer Institute (DCI) e della School of Medicine stanno contribuendo a creare questi nuovi strumenti, alimentati dalla conoscenza e dall’esperienza di esperti provenienti da un’ampia gamma di discipline.
In effetti, la ricerca sul cancro è sempre stata un impegno di squadra presso la DCI.
"DCI è stato creato appositamente dieci anni fa per abbattere le barriere tra le discipline e stimolare la ricerca collaborativa e l'interazione multidisciplinare", ha affermato il direttore esecutivo del DCI Michael Kastan, MD, PhD, illustre professore di farmacologia e biologia del cancro William e Jane Shingleton.
A gettare benzina sul fuoco c’è l’iniziativa Duke Science and Technology (DST), che mira a catalizzare e sostenere la ricerca collaborativa al servizio della risoluzione di alcuni dei problemi più urgenti del mondo, compreso il cancro.
I nuovi strumenti, sebbene vari, rappresentano tutti progressi nella medicina oncologica personalizzata. I trattamenti mirati vengono scelti in base alla firma genetica del tumore del paziente. Alcune immunoterapie spingono la personalizzazione ancora oltre, manipolando le cellule immunitarie di un paziente per creare un trattamento solo per quell'individuo.
Per abbinare i trattamenti ai pazienti, il comitato multidisciplinare Duke Molecular Tumor Board, guidato da John Strickler, MD, HS'11, E Matthew McKinney, MD'06, HS'06-'09, HS'10-'13, aiuta gli operatori a identificare le migliori pratiche, i trattamenti recentemente approvati o le sperimentazioni cliniche per pazienti affetti da cancro in stadio avanzato sulla base del sequenziamento genetico dei loro tumori.
“Nella medicina oncologica di precisione – la terapia giusta per il paziente giusto al momento giusto – tutte queste cose si uniscono, le terapie mirate, l’immunoterapia, persino la chemioterapia standard, tutto ciò fa parte della medicina oncologica di precisione”.
-Michael Kastan, MD, PhD
Immunoterapia
L’immunoterapia mira a sfruttare il potere del sistema immunitario per combattere il cancro. Ciò può significare attivare il sistema immunitario, energizzare le cellule immunitarie esaurite o aiutare le cellule immunitarie a trovare le cellule tumorali guidandole lì o rimuovendo i travestimenti da “bravo ragazzo” del cancro.
Il Centro per l'immunoterapia del cancro della Duke sostiene questi sforzi identificando scoperte scientifiche di base promettenti e creando team per tradurre tali idee in trattamenti.
“Ci sono così tanti scienziati di ricerca di base di livello mondiale qui che fanno scoperte…”
-Scott Antonia, MD, PhD
"... scoperte che sono potenzialmente traducibili come strategie immunoterapeutiche", ha affermato Scott Antonia, MD, PhD, professore di medicina e direttore fondatore del centro. "Questo è ciò che mi ha motivato a venire alla Duke, per la grande opportunità di interagire con scienziati di base per sviluppare nuovi immunoterapici e portarli nella clinica."
Antonia ritiene che l’immunoterapia abbia il potenziale per rivoluzionare il trattamento del cancro, ma resta ancora molto lavoro da fare per realizzare la sua promessa. “La prova di principio c’è”, ha detto, “ma ancora solo una frazione relativamente piccola di persone riesce a sopravvivere a lungo termine. Se riusciamo ad affinare gli approcci immunoterapeutici, questa è la nostra migliore opportunità”.
Uno dei lavori immunoterapeutici più interessanti facilitati dal centro prevede la rimozione delle cellule T del paziente (un tipo di linfociti), la loro manipolazione in laboratorio per renderle più efficaci contro i tumori, quindi la loro reiniezione nel paziente.
Le cellule T possono essere manipolate in laboratorio in diversi modi. In un approccio, chiamato terapia con cellule CAR T, le cellule T vengono ingegnerizzate con l’aggiunta di frammenti di anticorpi sintetici che si legano al tumore del paziente, indirizzando efficacemente le cellule T direttamente alle cellule tumorali.
In un altro approccio, chiamato terapia cellulare adottiva con linfociti infiltranti il tumore (TIL), il sottogruppo di cellule T di un paziente che sono già riuscite a trovare la strada nel tumore viene estratto e quindi coltivato in grandi numeri prima di essere restituito al paziente. Antonia e i suoi colleghi hanno recentemente pubblicato un articolo che dimostra l’efficacia dell’espansione TIL nel cancro del polmone. "Stiamo ora svolgendo il lavoro preparatorio per sviluppare studi clinici utilizzando questo approccio nei tumori al cervello, e la nostra intenzione è di espanderci anche in molti altri tumori", ha affermato.
Antonia sottolinea che le innovazioni nella terapia con cellule T CAR e nella terapia TIL in corso alla Duke sono possibili grazie alla collaborazione con scienziati in una serie di discipline, inclusi esperti di anticorpi come Barton Haynes, medico, HS'73-'75, il professore di medicina Frederic M. Hanes e Wilton Williams, PhD, professore associato di medicina e chirurgia, presso il Duke Human Vaccine Institute, e ingegneri biomedici come Charles Gersbach, PhD, il professore di ingegneria biomedica John W. Strohbehn presso la Pratt School of Engineering.
Inoltre, gli studi clinici per questi tipi di terapie cellulari richiedono strutture speciali per progettare o espandere le cellule, che sono fornite dal Marcus Center for Cellular Cures della Duke, guidato da Joanne Kurtzberg, MD, il Distinguished Professor di Pediatria Jerome S. Harris e Beth Shaz, MD, MBA, professore di patologia. "È stata una collaborazione molto produttiva che ha evidenziato come Duke sia in una posizione unica per sviluppare strategie immunoterapeutiche", ha affermato Antonia.
Terapia mirata
Le terapie mirate sfruttano il punto debole di un tumore: una mutazione genetica, per esempio. Il vantaggio è che il trattamento uccide solo le cellule tumorali e non quelle sane. Il prerequisito è conoscere la genetica e la biologia del tumore specifico, compito non semplice.
Trudy Oliver, PhD'05, che è entrato a far parte della facoltà del Dipartimento di Farmacologia e Biologia del cancro come studioso di scienza e tecnologia della Duke, studia lo sviluppo del cancro e la biologia dei sottotipi di tumore, in particolare il cancro del polmone a cellule squamose e il cancro del polmone a piccole cellule.
"Anche all'interno del cancro del polmone a piccole cellule, ci sono sottogruppi che si comportano in modo diverso gli uni dagli altri", ha detto. Alcuni dei trattamenti che ha identificato sono in fase di sperimentazione clinica
“Il nostro lavoro suggerisce che quando si adatta la terapia a questi sottoinsiemi, si può fare la differenza in termini di risultati”.
-Trudy Oliver, PhD'05
Alcuni dei trattamenti che ha identificato sono in fase di sperimentazione clinica.
Sandeep Dave, MD, Wellcome Distinguished Professor of Medicine, sta conducendo un ambizioso progetto per analizzare la genomica di oltre 100 diversi tipi di cancro del sangue. Il suo progetto semplificherà la diagnosi del cancro del sangue e scoprirà potenziali bersagli terapeutici.
“Tutti i tumori derivano da alterazioni genetiche che consentono al cancro di sopravvivere e prosperare a spese dell’ospite”, ha affermato. “Queste alterazioni genetiche sono un’arma a doppio taglio: consentono alle cellule tumorali di crescere, ma d’altro canto conferiscono vulnerabilità specifiche che possiamo potenzialmente sfruttare”.
Dave ha affermato che il suo background in informatica, genetica e oncologia lo ha aiutato nella progettazione del progetto, che utilizza enormi set di dati.
“Abbiamo svolto il lavoro pesante in termini di sviluppo di strumenti e metodologia, che sono maturi per essere applicati a ogni altro tipo di cancro”.
-Sandeep Dave, medico
Disparità nel cancro
Le disparità legate al cancro sono causate da una complessa interazione di elementi, tra cui l’accesso all’assistenza sanitaria e ad altre risorse, le barriere istituzionali, il razzismo strutturale e la biologia, come la genetica correlata agli antenati. Ad esempio, alcuni fattori genetici, biologici ed elementi sociali contribuiscono alle disparità in molti tipi di cancro.
“Il trattamento del cancro si sta avvicinando a questo spazio personalizzato in cui i pazienti non vengono più trattati con un paradigma unico per tutti”.
-Tammara Watts, MD, PhD
"Sta diventando sempre più evidente che ci sono differenze nei risultati rispetto alla razza e all'etnia", ha affermato Tammara Watts, MD, PhD, professore associato di chirurgia della testa e del collo e scienze della comunicazione e direttore associato di equità, diversità e inclusione presso DCI . “L’ipotesi più ampia è che ci siano cambiamenti legati all’ascendenza genetica che potrebbero svolgere un ruolo critico nei disparati risultati clinici che vediamo ogni giorno nei nostri pazienti affetti da cancro”.
Ad esempio, i pazienti bianchi autoidentificati con cancro alla gola associato al virus del papilloma umano (HPV) hanno risultati migliori rispetto ai pazienti neri autoidentificati, anche quando si controllano elementi come l’accesso all’assistenza sanitaria, l’istruzione e lo stato socioeconomico.
Watts sta collaborando con gli esperti di bioinformatica del DCI per cercare di identificare differenze significative nell'espressione genetica tra i due gruppi.
"Sto cercando di evidenziare le differenze che potrebbero avere un impatto sui pazienti svantaggiati in base alla razza e all'etnia", ha affermato. “Ma potrebbero emergere differenze che potrebbero essere utili per progettare trattamenti mirati per un ampio gruppo di pazienti”.
Questo perché un trattamento mirato per una particolare espressione genetica che potrebbe verificarsi più comunemente nei neri aiuterebbe tutti i pazienti con tale espressione, indipendentemente dalla razza o dall’etnia.
Watts non è il solo a condurre ricerche sulla disparità del cancro presso il DCI. Tomi Akinyemiju, PhD, professore associato di scienze della salute della popolazione, utilizza l'epidemiologia per studiare sia i fattori biologici che gli elementi sociali che contribuiscono alle disparità in molti tipi di cancro.
Jennifer Freedman, PhD, professore associato di medicina, Daniel George, MD'92, professore di medicina, e Steven Patierno, PhD, professore di medicina e vicedirettore del DCI, stanno studiando le basi molecolari del motivo per cui il cancro alla prostata, al seno e ai polmoni tendono ad essere più aggressivi e letali nei pazienti che si identificano come neri. Patierno, leader nazionale nella ricerca sulle disparità nel cancro da oltre 20 anni, guida il Duke Cancer Disparities SPORE (Specialized Program of Research Excellence), finanziato dal National Cancer Institute. La sovvenzione SPORE sostiene questi ricercatori e altri team DCI che lavorano sui tumori della mammella, del polmone, dello stomaco, della testa e del collo.
“Una delle cose che mi impressiona è che [la ricerca sulle disparità sul cancro] è un’alta priorità all’interno della DCI”, ha affermato Watts, entrato a far parte della facoltà nel 2019. “Questi gruppi sono attivamente impegnati, collaborano e pongono domande che guideranno il cambiamento per pazienti che hanno esiti peggiori legati alla discendenza”.
Rischio, rilevamento, intercettazione
Ancora meglio di una cura contro il cancro è evitare del tutto il cancro.
Al DCI, Meira Epplein, PhD, professore associato in scienze della salute della popolazione, e Katherine Garman, MD'02, MHS'02, HS'02-'06, HS'09, professore associato di medicina, stanno cercando di diminuire l'incidenza del cancro allo stomaco migliorando l'individuazione e il trattamento del batterio Helicobacter pylori, che può innescare una cascata che porta al cancro allo stomaco. Epplein e Garman, finanziati anche dalla sovvenzione Duke Cancer Disparities SPORE, sperano che il loro lavoro riduca le disparità perché le infezioni da H. pylori e il cancro allo stomaco sono entrambi più diffusi tra gli afroamericani che tra i bianchi.
Quando la prevenzione del cancro non ha successo, la cosa migliore da fare è individuarlo e curarlo precocemente. Un concetto relativamente nuovo nella cura del cancro è “intercettazione”, che significa catturare il cancro proprio nel momento in cui, o anche appena prima, si manifesta.
"Il punto è evitare che progredisca fino a diventare un tumore maligno conclamato", ha detto Patierno. “In altre parole, impedire al cancro di oltrepassare la propria linea di meta”.
Patierno immagina un futuro in cui i pazienti con condizioni precancerose o cancro in fase iniziale potrebbero assumere una pillola per arrestare lo sviluppo del cancro senza uccidere le cellule, in altre parole, un trattamento non citotossico, a differenza della chemioterapia standard.
“Sappiamo che è lì, ma non lo avveleneremo, né lo bruceremo, né lo taglieremo perché tutte queste cose hanno effetti collaterali. Troveremo un modo non citotossico per impedire che progredisca. Questo è l’obiettivo.”
-Steven Patierno, PhD
Leggi Alumni che fanno la differenza
nella ricerca e cura del cancro:
Cambiare lo status quo: Lori Pierce MD'85
Trattare l'intera persona: Arif Kamal, MD, HS'12, MHS'15
Mirare ai semi della crescita del cancro: Eugenie S. Kleinerman, MD'75, HS'75
Una scoperta che viene dal nulla: Bill Kaelin, BS'79, MD'82
Storia originariamente pubblicata su DukeMed Alumni News, autunno 2022.
Maggiori informazioni da DukeMed Alumni News
Fonte articolo originale: Duca oggi