Molecular analysis of special type breast carcinomas

The project was developed into three parts: the analysis of p63 isoform in breast tumours; the study of intra-tumour eterogeneicity in metaplastic breast carcinoma; the analysis of oncocytic breast carcinoma. p63 is a sequence-specific DNA-binding factor, homologue of the tumour suppressor and transcription factor p53. The human p63 gene is composed of 15 exons and transcription can occur from two distinct promoters: the transactivating isoforms (TAp63) are generated by a promoter upstream of exon 1, while the alternative promoter located in intron 3 leads to the expression of N-terminal truncated isoforms (ΔNp63). It has been demonstrated that anti-p63 antibodies decorate the majority of squamous cell carcinomas of different organs; moreover tumours with myoepithelial differentiation of the breast show nuclear p63 expression. Two new isoforms have been described with the same sequence as TAp63 and ΔNp63 but lacking exon 4: d4TAp63 and ΔNp73L, respectively. Purpose of the study was to investigate the molecular expression of N-terminal p63 isoforms in benign and malignant breast tissues. In the present study 40 specimens from normal breast, benign lesions, DIN/DCIS, and invasive carcinomas were analyzed by immunohistochemistry and RT-PCR (Reverse Transcriptase-PCR) in order to disclose the patterns of p63 expression. We have observed that the full-length isoforms can be detected in non neoplastic and neoplastic lesions, while the short isoforms are only present in the neoplastic cells of invasive carcinomas. Metaplastic carcinomas of the breast are a heterogeneous group of neoplasms which exhibit varied patterns of metaplasia and differentiation. The existence of such non-modal populations harbouring distinct genetic aberrations may explain the phenotypic diversity observed within a given tumour. Intra-tumour morphological heterogeneity is not uncommon in breast cancer and it can often be appreciated in metaplastic breast carcinomas. Aim of this study was to determine the existence of intra-tumour genetic heterogeneity in metaplastic breast cancers and whether areas with distinct morphological features in a given tumour might be underpinned by distinct patterns of genetic aberrations. 47 cases of metaplastic breast carcinomas were retrieved. Out of the 47 cases, 9 had areas that were of sufficient dimensions to be independently microdissected. Our results indicate that at least some breast cancers are composed of multiple non-modal populations of clonally related cells and provide direct evidence that at least some types of metaplastic breast cancers are composed of multiple non-modal clones harbouring distinct genetic aberrations. Oncocytic tumours represent a distinctive set of lesions with typical granular cytoplasmatic eosinophilia of the neoplastic cells. Only rare example of breast oncocytic carcinomas have been reported in literature and the incidence is probably underestimated. In this study we have analysed 33 cases of oncocytic invasive breast carcinoma of the breast, selected according to morphological and immunohistochemical criteria. These tumours were morphologically classified and studied by immunohistochemistry and aCGH. We have concluded that oncocytic breast carcinoma is a morphologic entity with distinctive ultrastructural and histological features; immunohistochemically is characterized by a luminal profile, it has a frequency of 19.8%, has not distinctive clinical features and, at molecular level, shows a specific constellation of genetic aberration.

Immunohistochemical and Molecular Prognostic/Predictive Markers in Neoplastic Diseases

Traditional morphological examinations are not anymore sufficient for a complete evaluation of tumoral tissue and the use of neoplastic markers is of utmost importance. Neoplastic markers can be classified in: diagnostic, prognostic and predictive markers. Three markers were analyzed. 1) Insulin-like growth factor binding protein 2 (IGFBP2) was immunohistochemically examined in prostatic tissues: 40 radical prostatectomies from hormonally untreated patients with their preoperative biopsies, 10 radical prostatectomies from patients under complete androgen ablation before surgery and 10 simple prostatectomies from patients with bladder outlet obstruction. Results were compared with α-methylacyl-CoA racemase (AMACR). IGFBP2 was expressed in the cytoplasm of untreated adenocarcinomas and, to a lesser extent, in HG-PIN; the expression was markedly lower in patients after complete androgen ablation. AMACR was similarly expressed in both adenocarcinoma and HG-PIN, the level being similar in both lesions; the expression was slightly lower in patients after complete androgen ablation. IGFBP2 may be used a diagnostic marker of prostatic adenocarcinomas. 2) Heparan surface proteoglycan immunohistochemical expression was examined in 150 oral squamous cell carcinomas. Follow up information was available in 93 patients (range: 6-34 months, mean: 19±7). After surgery, chemotherapy was performed in 8 patients and radiotherapy in 61 patients. Multivariate and univariate overall survival analyses showed that high expression of syndecan-1 (SYN-1) was associated with a poor prognosis. In patients treated with radiotherapy, such association was higher. SYN-1 is a prognostic marker in oral squamous cell carcinomas; it may also represent a predictive factor for responsiveness to radiotherapy. 3) EGFR was studied in 33 pulmonary adenocarcinomas with traditional DNA sequencing methods and with two mutation-specific antibodies. Overall, the two antibodies had 61.1% sensitivity and 100% specificity in detecting EGFR mutations. EGFR mutation-specific antibodies may represent a predictive marker to identify patients candidate to tyrosine kinase inhibitors therapy.

Ruolo dei recettori tirosinchinasici in oncologia animale

Disregolazioni dei recettori tirosinchinasici (RTK) sono di frequente riscontro nei tumori dell’uomo e in molti casi sono indicatori biologici che permettono di definire in maniera più accurata la prognosi dei pazienti. Possono rappresentare inoltre marker predittivi per la risposta a terapie antitumorali con farmaci a bersaglio molecolare. Numerosi inibitori tirosinchinasici (TKI) sono attualmente in corso di studio o già disponibili per l’utilizzo in oncologia umana, e molti di questi hanno dimostrato una significativa efficacia utilizzati singolarmente o in combinazione a terapie convenzionali. Studi recenti indicano che un quadro analogo di disregolazione dei recettori tirosinchinasici è presente anche nelle neoplasie dei piccoli animali, e ne suggeriscono in molti casi un’implicazione prognostica. Gli inibitori tirosinchinasi sono da poco entrati nell’arena dell’oncologia veterinaria, ma i primi risultati lasciano supporre che siano destinati ad essere integrati definitivamente nei protocolli terapeutici standard. La tesi consiste in una parte introduttiva in cui sono trattate le principali funzioni biologiche dei recettori tirosinchinasici, la loro struttura e il loro ruolo nell’oncogenesi e nella progressione tumorale in medicina umana e veterinaria. Si affrontano inoltre le principali metodiche di laboratorio per l’analisi molecolare in oncologia e i meccanismi d’azione dei farmaci inibitori tirosinchinasici, con un cenno ai prodotti maggiormente utilizzati e alle loro indicazioni. Segue la presentazione e la discussione dei risultati di quattro studi relativi alla valutazione delle disregolazioni del recettore tirosinchinasico Kit (espressione aberrante e mutazioni genomiche) nel mastocitoma cutaneo del gatto e del recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR) nel carcinoma squamocellulare cutaneo del gatto e nei tumori polmonari primitivi del cane, con particolare attenzione al loro ruolo prognostico.

Profili di espressione genetica ed epigenetica ad impatto prognostico e predittivo nel carcinoma squamoso e nelle lesioni potenzialmente maligne del cavo orale

Il carcinoma squamoso orale (CSO) è spesso preceduto da lesioni definite potenzialmente maligne tra cui la leucoplachia e il lichen ma una diagnosi precoce avviene ancora oggi in meno della metà dei casi. Inoltre spesso un paziente trattato per CSO svilupperà secondi tumori. Scopo del lavoro di ricerca è stato: 1) Studiare, mediante metodica di next generation sequencing, lo stato di metilazione di un gruppo di geni a partire da prelievi brushing del cavo orale al fine di identificare CSO o lesioni ad alto rischio di trasformazione maligna. 2) Valurare la relazione esistente tra sovraespressione di p16INK4A e presenza di HPV in 35 pazienti affetti da lichen 3) Valutare la presenza di marker istopatologici predittivi di comparsa di seconde manifestazioni tumorali 4) valutare la relazione clonale tra tumore primitivo e metastasi linfonodale in 8 pazienti mediante 2 metodiche di clonalità differenti: l’analisi di mtDNA e delle mutazioni del gene TP53. I risultati hanno mostrato: 1) i geni ZAP70 e GP1BB hanno presentato un alterato stato di metilazione rispettivamente nel 100% e nel 90,9% di CSO e lesioni ad alto rischio, mentre non sono risultati metilati nei controlli sani; ipotizzando un ruolo come potenziali marcatori per la diagnosi precoce nel CSO. 2)Una sovraespressione di p16INK4A è risultata in 26/35 pazienti affetti da lichen ma HPV-DNA è stato identificato in soli 4 campioni. Nessuna relazione sembra essere tra sovraespressione di p16INK4A e virus HPV. 3)L’invasione perineurale è risultato un marker predittivo della comparsa di recidiva locale e metastasi linfonodale, mentre lo stato dei margini chirurgici si è rilevato un fattore predittivo per la comparsa di secondi tumori primitivi 4) Un totale accordo nei risultati c’è stato tra analisi di mtDNA e analisi di TP53 e le due metodiche hanno identificato la presenza di 4 metastasi linfonodali non clonalmente correlate al tumore primitivo.

Indicatori patologici di rilevanza diagnostica nel carcinoma squamocellulare orale felino

Il carcinoma squamocellulare è il tumore maligno orale più frequente nel gatto e si caratterizza per diagnosi spesso tardiva e prognosi infausta. Il progetto riguarda la ricerca di marker di rilevanza dia-gnostica nel carcinoma squamocellulare orale felino (FOSCC), al fine di sviluppare un test di scree-ning non invasivo. È stata condotta un’analisi retrospettiva delle disregolazioni del gene oncosoppres-sore TP53 in campioni istologici di FOSCC e di una popolazione di controllo (lesioni infiammatorie croniche orali e mucose orali normali feline). Tramite next-generation sequencing (NGS) sono state rilevate mutazioni di TP53 nel 69% dei FOSCC, ed anche l’espressione immunoistochimica della pro-teina p53 era presente nel 69% dei tumori, con una concordanza discreta (77%) fra le due alterazioni. Nella popolazione di controllo erano presenti disregolazioni di p53 solo in due lesioni infiammatorie (3%). Successivamente è stata effettuata un’analisi prospettica con NGS della metilazione del DNA di 17 geni, noti per essere disregolati nel carcinoma squamocellulare orale umano o felino, insieme all’analisi mutazionale di TP53, in campioni istologici di FOSCC e in un gruppo di controllo. Le stesse indagini molecolari sono state svolte in parallelo su campioni di cellule prelevate mediante brushing orale. Utilizzando 6 dei geni indagati differenzialmente metilati nei FOSCC (FLI1, MiR124-1, KIF1A, MAGEC2, ZAP70, MiR363) e lo stato mutazionale diTP53, è stato impostato un algoritmo diagnostico per differenziare i FOSCC dalla mucosa orale non neoplastica. Applicato ai brushing, l’algoritmo è risultato positivo (indicativo di carcinoma) in 24/35 (69%) gatti con FOSCC, contro 2/60 (3%) controlli (sensibilità: 69%; specifici-tà: 97%). La quota di FOSCC identificati era significativamente maggiore nei gatti sottoposti a prelievo in anestesia generale rispetto ai gatti svegli. Questi risultati sono incoraggianti per il riconoscimento precoce del FOSCC tramite brushing orale. Saranno necessari ulteriori studi su casistiche più ampie per validare questa metodica e migliorarne la sensibilità.

Molecular analysis of Papillomavirus-induced cutaneous tumors in equids

Papillomavirus associated tumors are well recognized entities in humans as well as in animals. Here is reviewed the current understanding of human papillomavirus (HPV) associated cancers to better understand the oncogenic mechanisms of Equine papillomavirus (EcPV) and Bovine Papillomavirus (BPV) in horses. In the first part of this study the interactions between Equine papillomavirus 2 (EcPV-2) and cell cycle proteins are discussed. EcPV-2 has been recognized as the cause of genital squamous cell carcinomas (SCCs) in horses, but the exact mechanism of carcinogenesis is not fully understood. The aim of the first part of this study is to assess the expression of cell cycle proteins p53, p16, pRB and Cyclin D1 in a series of equine SCCs and papillomas. Results confirm the role of EcPV-2 in the pathogenesis of genital SCCs. Moreover, in a small subset of ocular SCCs, EcPV-2 was detected for the first time. By immunohistochemistry, p53 was mostly expressed in ocular SCCs with a suprabasal localization. Regarding p16, overexpression was associated with increased mitotic index but not with viral infection. Investigation on pRB and Cyclin D1 proteins did not show significant correlation with other variables. The second part of this study is focused on the carcinogenetic mechanisms of BPV in equine sarcoids. The aim of the second part of this study was to characterize the typical histomorphological features of equine sarcoids, assess the expression of cell cycle proteins and Ki-67 proliferation index. Our results confirm that the typical histological features of sarcoids cannot be used to correctly classify the clinical types. Moreover, in a subset of sarcoids low pRB-Cyclin D1 scores were associated with simultaneous high p16 expression. The Ki-67 proliferation index confirm the low proliferative activity of sarcoids, except for tumors displaying a fascicular pattern. Finally, a subset of sarcoids recurred after excision.

Tecniche in vivo ancillari alla chirurgia di Mohs: ruolo delle nuove tecnologie nella valutazione dei margini chirurgici delle neoplasie cutanee maligne

Le neoplasie cutanee di tipo non-melanoma (non-melanoma skin cancers, NMSCs), quali il carcinoma a cellule basali (basal cell carcinoma, BCC) e il carcinoma a cellule squamose (squamous cell carcinoma, SCC) possono mostrare invasività locale e alto tasso di recidiva. La chirurgia microscopicamente controllata di Mohs (Mohs micrographic surgery, MMS) permette di eseguire una valutazione istologica immediata dei margini chirurgici delle neoplasie contestualmente alla loro escissione. Nel nostro studio abbiamo valutato del ruolo delle tecnologie in vivo (dermatoscopia e microscopia confocale a riflettanza, MCR) nella definizione dei margini preoperatori di NMSC ad alto rischio del volto e descritto la nostra esperienza con chirurgia tradizionale e MMS. Sono stati valutati 234 pazienti operati nel triennio 2019-2021: 39 con MMS e guida videodermatoscopica (Gruppo 1) e 195 con chirurgia tradizionale e guida videodermatoscopica (Gruppo 2). I pazienti operati nel periodo 2013-2018 (con MMS, Gruppo 3 (n = 241), e con chirurgia tradizionale, Gruppo 4 (n = 1086)) sono stati usati come confronto. La radicalità chirurgica è stata ottenuta nel Gruppo 1 nel 92,3% dei casi, con 1,2 steps in media di MMS (versus 1,7 nel Gruppo 3), nel Gruppo 2 nell’84,5% dei casi. La percentuale di non radicalità è stata: 7,7% nel Gruppo 1, 15,9% nel Gruppo 2, 6,2% nel Gruppo 3, 17,9% nel Gruppo 4. I tassi di recidiva sono stati: 5,1% nel Gruppo 1, 3,6% nel Gruppo 2, 4,1% nel Gruppo 3, 5,9% nel Gruppo 4, soprattutto in BCC di tipo sclerodermiforme e infiltrante. La MCR prechirurgica è stata utilizzata in 11 pazienti, con alcuni limiti nel delineare BCC di tipo sclerodermiforme e infiltrante. In conclusione, la videodermatoscopia e la MCR appaiono valide tecniche ancillari alla MMS e anche alla chirurgia tradizionale nel trattamento dei NMSCs. La MMS appare indicata soprattutto nei pazienti giovani e salvaguarda l’outcome estetico e funzionale.

Identification of potential miRNAs related to classification and treatment response of actinic keratosis

The Workflow activity was the following: Preliminary phase: Identification of 18 Formalin-fixed paraffin embedded (FFPE) samples (9 patients) («matched» 9 AK lesions and 9 SCC lesions). Working on biopsies samples we perform an extraction and RNA analysis with droplet Digital PCR (ddPCR) and we perform the data analysis. Second and final step phase: Evaluation of additional 39 subjects (36 men and 3 women). Results: We perform an evaluation and comparison of the following miRNA: miR-320 (a miRNA involved in apoptosis and cell proliferation control; miR-204, a miRNA involved in cell proliferation in and miRNA-16-5p, a miRNA involved in apoptosis).Conclusion: Our data suggest that there is no significant variation in the expression of the three tested microRNAs between adjacent AK lesions and squamous-cell carcinoma. However, a relevant trend has been observed Furthermore, by evaluating the miRNA expression trend between keratosis and carcinoma of the same patient, it is observed that there is no "uniform trend": for some samples the expression rises for the transition from AK to SCC and viceversa.

Diffusing alpha particles radiation treatment optimization in clinical settings

Alpha-particle emitters, notably used in 224Ra-DaRT, have emerged as effective in overcoming radiation resistance and providing targeted cancer therapy. These emitters cause DNA double-strand breaks, visualizable in human lymphocytes. The 224Ra DaRT technique, using a decay chain from seeds, extends alpha particle range, achieving complete tumor destruction while sparing healthy tissue. This thesis examines a biokinetic model, validated with patient data, and a feasibility study on skin squamous cell carcinomas are discussed. The study reports 75% tumor complete response rate and 48% patients experiencing acute grade 2 toxicity, resolving within a month. An observed abscopal effect (AE), where tumor regression occurs at non-irradiated sites, is examined, highlighting DaRT's potential in triggering anti-tumor immune responses. This effect, coupled with DaRT's high-linear energy transfer (LET), suggests its superiority over low-LET radiation in certain clinical scenarios. Improvements to DaRT, including the use of an external radio-opaque template for treatment planning, are explored. This advancement aids in determining source numbers for optimal tumor coverage, enhancing DaRT’s safety. The thesis outlines a typical DaRT procedure, from tumor measurements to source assessment and administration, emphasizing the importance of precise seed positioning. Furthermore, the thesis discusses DaRT's potential in treating prostate cancer, a prevalent global health issue, by offering an alternative to traditional salvage therapies. DaRT seeds, delivering alpha particle-based interstitial radiation, require precision in seed insertion due to their limited tissue range. In conclusion, the thesis advocates for DaRT's role in treating solid tumors, emphasizing its improved radiobiological potency and potential benefits over beta and gamma source-based therapies. Ongoing studies are assessing DaRT's feasibility in treating various solid tumors, including pancreatic, breast, prostate, and vulvar malignancies, suggesting a promising future in cancer treatment.

Progressione dalla cheratosi attinica al carcinoma squamocellulare localmente avanzato: clinica, dermatoscopia e marker molecolari

Il carcinoma a cellule squamose è un tumore della pelle la cui incidenza è in costante crescita. Per questo motivo si sta ritagliando uno spazio sempre più importante all’interno di quella che è la dermatologia oncologica. Sebbene la nostra accuratezza diagnostica sia in progressivo miglioramento rimangono due nodi fondamentali da sciogliere: la differenziazione delle forme precoci dalla controparte precancerosa (cheratosi attinica), ed il riconoscimento di lesioni particolarmente aggressive con possibile prognosi infausta per stabilire un trattamento adeguato. La maggior attenzione rivolta a queste neoplasie ha portato negli ultimi anni ad innumerevoli pubblicazioni ed alla produzione di molteplici linee guida con indicazioni talvolta non conclusive, che spesso creano confusione nella pratica clinica quotidiana. In questo studio vengono prese in esame queste due problematiche analizzando la casistica a nostra disposizione. Vengono quindi valutati i criteri diagnostici dermoscopici ed il follow-up clinico e strumentale del carcinoma a cellule squamose con un intento di semplificare per rendere più agevole la pratica clinica. Inoltre, viene valutata l’utilità di alcuni marker molecolari come le proteine p16 e Ki67, che risultano facilmente reperibili, e la cui ricerca risulta poco costosa per valutarne l’utilità di uno studio più ampio in occasione di migliorare la definizione prognostica di queste lesioni.