Characterization of neoplastic and non-neoplastic microenvironment in liver, lung and bone marrow through the study of class III β-tubulin

La seguente tesi di Dottorato in Patologia Oncologica e Cellule Staminali è incentrata sullo studio di beta-tubulina classe III (tubb3), che è stata prevalentemente studiata in ambito oncologico nei tumori epiteliali come marcatore di resistenza alla terapia con taxani e di aggressività. Recentemente è stata poi descritta come marker dei periciti, cellule che indicano maturità della struttura vascolare in cui sono presenti, ma anche cellule particolari dotate di contrattilità e con una morfologia che richiama il miofibroblasto. L’osservazione di positività per tubb3 solo in rari casi di carcinoma epatocellulare, a differenza di molti altri carcinomi e la peculiare positività nel contesto dei vasi neoformati di questo tumore, ha suggerito di considerare tubb3 come un marker con superiori potenzialità rispetto a quanto descritto in letteratura. Per tale motivo abbiamo pensato di sviluppare 3 progetti paralleli su patologie diverse tra loro, sia in ambito non neoplastico (fibrosi polmonare idiopatica) che neoplastico (carcinoma epatocellulare e mielofibrosi primitiva idiopatica), accumunate dalla presenza di una popolazione cellulare fusata con aspetto simil-miofibroblastico. In particolare nella fibrosi polmonare idiopatica, tubb3 marca i miofibroblasti che fanno parte del focus fibroblastico, lesione patognomonica della malattia. Lo studio ha portato alla stesura di un articolo scientifico che è tutt’ora submitted. Nel carcinoma epatocellulare tubb3 si trova solo raramente nelle cellule neoplastiche, spesso al fronte di avanzamento del tumore e in circa 1/3 dei casi nei vasi peritumorali e peritumorali. La peculiarità di questi risultati ha portato allo sviluppo di un secondo studio su colture cellulari dinamiche in 3D con Bioreattore con lo scopo di capire come si comportassero i vasi tumorali in coltura una volta sottoposti al farmaco attualmente riconosciuto come unica terapia dall’FDA per il carcinoma epatocellulare avanzato, ovvero Sorafenib. Questo progetto è tutt’ora in fase di sviluppo con il gruppo di studio del Tumor Microenvironment dell’Ospedale San Raffaele di Milano, dove è presente il Bioreattore. Per quanto riguarda la mielofibrosi primitiva idiopatica, è lo stesso nome della malattia che ha suggerito di testare l’anticorpo e, visti i primi risultati incoraggianti, ci ha portato ad avviare una collaborazione con l’Ematologia del Policlinico GB Rossi allo scopo di capire se i pazienti che presentano una popolazione tubb3 nel contesto della biopsia midollare abbiano una biologia di malattia diversa e se questa eterogeneità abbia qualche correlazione con l’assetto mutazionale.

The following PhD thesis on Human Oncological Pathology and Stem Cell is focused on class III beta-tubulin (tubb3) that has been mainly investigated in oncological context for epithelial tumors as a marker of resistance to taxane and aggressiveness. Recently it has also been described as marker for pericytes, Recentemente è stata poi descritta come marker dei pericytes, which are cells indicating the maturity of vessels but have also contractility properties and morphologically recalls myofibroblasts. The presence of tubb3 in rare cases of hepatocellular carcinoma, differently compared to other carcinomas e the peculiar positivity in newly formed tumoral vessels, has suggested the possible wide potentiality of this marker compared to what has already been described in literature. For this reason we have decided to develop 3 projects in parallel on different diseases, both non-neoplastic (idiopathic pulmonary fibrosis) and neoplastic (hepatocellular carcinoma and primary myelofibrosis) conditions, that are in a way accumunated by the presence of a spindle population of cells resembling myofibroblasts. In pulmonary fibrosis, tubb3 identify the myofibroblasts forming fibroblastic foci, that are a pathognomonic lesion of the disease. This study has produced an original article that has been submitted. In Hepatocellular carcinoma, tubb3 is found only rarely in neoplastic cells, often at the front of edge of the tumor and in 1/3 of cases in peritumoral and intratumoral vessels. The peculiarity of these results has driven the idea of another study on dynamic 3D-cultures with Bioreactor, to investigate how tumoral vessels behave in dynamic cultures also when they are subjected to drug, such as Sorafenib. This study is on-going with the group of Tumor Microenvironment of ’Ospedale San Raffaele in Milano, where the Bioreactor is available. Concerning primary myelofibrosis, it was the name of the disease that suggested us to investigate this process with tubb3. Thank to the intial encouraging results, we have initiated a collaboration with the the Department of Haematology of Policlinico GB Rossi in Verona to understand id the patients that present a tubb3 positive population in the context of bone marrow biopsy have a different type of disease compared to other myelofibrosis and if this heterogeneity has some relation to mutational status.