Perché studiamo il genoma del cancro?

Il DNA può essere paragonato al codice di un programma per il computer. Comprendere come funziona tale programma, e come è alterato nei tumori, è fondamentale per migliorare la diagnosi, la cura e la prevenzione del cancro.

Il cancro e i geni: una storia lunga 40 anni

Il cancro è una malattia che origina nei geni a causa di mutazioni del DNA che inducono alcune cellule del nostro organismo a moltiplicarsi in modo abnorme. Anche per questo motivo la ricerca ha deciso ormai da parecchi anni di “mappare” le caratteristiche del genoma, in modo da disporre di numerose sequenze normali a cui fare riferimento nello studio di quelle alterate.

Sequenziare il genoma umano non è stato né semplice né breve: sono stati necessari 13 anni per avere la prima bozza di un singolo genoma. Da allora – era il 2003 – le capacità di sequenziamento si sono enormemente evolute e i ricercatori sono anche riusciti a elaborare un primo “inventario” dei geni associati al cancro.

Nel 2006 il Journal of the American Medical Association annunciava che il National Cancer Institute e il National Human Genome Research Institute avrebbero iniziato a sequenziare i geni di tre categorie di tumori: quelli che colpiscono i polmoni, quelli dell’ovaio e i glioblastomi che si sviluppano nel cervello. Successivamente sono partiti altri progetti:  il Cancer Genome Atlas (Tcga), che nel 2013 ha finito di raccogliere tessuti provenienti da 33 tipi di tumore e nel 2016 ha messo a disposizione della comunità scientifica internazionale i dati genetici; il Cancer Genome Project, che ha l’obiettivo di realizzare un inventario di tutte le mutazioni associate ai tumori; e infine l’International Cancer Genome Consortium (Icgc), che sta raccogliendo dati relativi a 38 tumori analizzati in seguito alla collaborazione internazionale di oltre mille ricercatori.

Che cosa abbiamo imparato dagli studi condotti finora?

Oggi sappiamo che i geni mutati associati ai tumori corrispondono solo all’1 per cento circa di tutti i geni in cui sono scritte le istruzioni per produrre proteine, le molecole che hanno funzioni operative nelle cellule. Inoltre, solo il 20 per cento di queste mutazioni si può trovare nelle cellule germinali e quindi può essere ereditato dai figli.

Ogni tumore è caratterizzato da errori e mutazioni che si presentano più di frequente e da altre che sono condivise da meno del 10 per cento dei pazienti. Anche lo studio di queste ultime è importante: ciò che accade raramente in un tipo di tumore può succedere di frequente in un altro. E in tal caso potrebbe essere già stata scoperta una cura efficace. È probabile, spiegano gli studiosi, che dovremo classificare i tumori non solo in base alla sede in cui si manifestano, ma anche in base alla loro mutazione.

Nel 2018 la rivista Cell ha pubblicato i risultati di un importante studio, da cui emerge che 33 tipi di tumore sono accomunati dall’alterazione di 10 meccanismi molecolari, con alcuni geni che fanno da guida per la progressione del tumore. L’89 per cento circa dei tumori presi in esame dallo studio ha almeno un’alterazione chiave in uno dei 10 meccanismi molecolari coinvolti nei processi di controllo e progressione del ciclo cellulare, di morte per apoptosi e di crescita cellulare. Per il 57 per cento dei tipi di tumori esiste un farmaco in grado di colpire almeno una delle alterazioni presenti. Nel 30 per cento di questi tumori c’è più di un’alterazione da colpire, e si può fare con una terapia combinata. Tuttavia a volte il quadro può essere complicato dalla presenza di più mutazioni, sviluppatesi all’interno della stessa massa tumorale o delle metastasi.

La mappa del genoma e l’eredità per il futuro

La medicina di precisione ha l’obiettivo di formulare terapie adatte se non a singoli pazienti almeno a gruppi di pazienti colpiti da una malattia molto simile, caratterizzata da alterazioni molecolari comuni.

Benché le conoscenze sulla biologia molecolare dei tumori abbiano fatto passi da gigante negli ultimi anni, non è però facile tradurre tali conoscenze nella pratica clinica. La quantità di dati è enorme, ma lo sviluppo dei farmaci procede lentamente perché le variabili da considerare sono tante e la maggior parte dei composti non supera le prime fasi di sperimentazione.

Gli sviluppi tecnologici degli ultimi vent’anni offrono notevoli possibilità anche per la diagnostica. Sono numerosissime le piattaforme nate per la ricerca sul cancro, che hanno sviluppato tecniche per studiare RNA, DNA, strutture molecolari, elementi regolatori, proteine e così via. Sono anche nati portali per la visualizzazione dei dati, come cBioPortal, che consente di esplorare in modo interattivo i profili molecolari e gli attributi clinici di tutti i tumori analizzati finora, o come Cancer Digital Slide Archive, che raccoglie foto di tessuti tumorali analizzati. E, per permetterci di analizzare l’elevatissimo numero di dati oggi a nostra disposizione, e dare loro qualche senso, molti puntano sull’aiuto dell’intelligenza artificiale.