Studio della componente immunologica del tumore : dall'analisi di pathway ai metodi di deconvoluzione di dati di espressione genica provenienti da campioni eterogenei

Today it is possible to classify tumours not only by location or characteristics of tumour cells, but also considering the type of lymphocyte infiltrate, the type of molecules and immune cells present in the microenvironment. The present thesis aims, first, to evaluate if a specific drug, ATRA (all retinoic acid), induces immunogenic cell death (ICD), a particular cell death in which tumour cells recall the immune system cells action and then to study the basal conditions of potential efficacy of ATRA on TCGA patients. Considering the gene expression data, several methods have been applied: gene set enrichment, evaluating gene sets realised ad hoc in this thesis for the study of immunogenic cell death and deconvolution methods of gene expression data, which allow to study the cellular population of a complex sample such as a tumour one. While in the study of an acute promyelocytic leukaemia cell line pathways associated with immunogenic cell death are expressed, this does not emerge significantly from the analysis of heterogeneous breast cancer cell lines. Furthermore, ATRA has more efficacy potential in tumors that, before treatment, are characterized of low lymphocyte infiltrate, low proliferative level and low interferon response. The most resistant tumors, on the other hand, have elevated lymphocyte infiltrate and a high level of proliferation. Less immunogenic tumors, which therefore have low expression of booster signals for the immune system, are more sensitive to ATRA, which, instead, promotes an inflammatory response and the expression of some immunogenic signals.

Si delinea oggi la possibilità di classificare i tumori non per sede o caratteristiche delle cellule tumorali, ma sulla base del tipo di infiltrato linfocitario, il tipo di molecole e di cellule immunitarie presenti. Nel presente lavoro si è voluto studiare se uno specifico farmaco, All Trans Retinoic Acid (ATRA) è capace di indurre morte cellulare immunogenica, un particolare tipo di morte cellulare che richiama l’azione del sistema immunitario sulle cellule tumorali; sui pazienti del TCGA, si sono studiate inoltre le condizioni basali in cui ATRA manifesta potenziale efficacia. Partendo da dati di espressione genica, si sono applicati diversi metodi: arricchimento di espressione genica nello studio dei pathway cellulari, valutando liste realizzate ad hoc in questa tesi per lo studio della morte cellulare immunogenica e metodi di deconvoluzione di dati di espressione genica, che permettono di studiare la popolazione cellulare di un campione complesso come quello tumorale. Mentre nello studio di una linea cellulare di leucemia promielocitica acuta si riscontra espressione del pathway associato a morte cellulare immunogenica, ciò non emerge significativamente dall’analisi di eterogenee linee cellulari di cancro al seno. È emerso, inoltre, che ATRA ha più potenziale di efficacia nei tumori che, prima del trattamento, sono caratterizzati da basso infiltrato linfocitario, basso livello proliferativo e bassa risposta interferonica. I tumori più resistenti, invece, hanno elevato infiltrato linfocitario e un elevato livello di proliferazione. Tumori meno immunogenici, che quindi hanno bassa espressione di segnali di richiamo per il sistema immunitario, sono più sensibili ad ATRA, che, invece, promuove una risposta infiammatoria e l’espressione di alcuni segnali immunogenici.