{"id":30300,"date":"2020-08-06T14:15:49","date_gmt":"2020-08-06T14:15:49","guid":{"rendered":"https:\/\/www.policlinicogemelli.it\/?post_type=kf_gem_news&p=30300"},"modified":"2020-08-06T14:15:54","modified_gmt":"2020-08-06T14:15:54","slug":"tumori-in-futuro-diagnosi-precoce-e-terapie-personalizzate-con-il-microbioma-intestinale","status":"publish","type":"kf_gem_news","link":"https:\/\/www.policlinicogemelli.it\/en\/news-events\/tumori-in-futuro-diagnosi-precoce-e-terapie-personalizzate-con-il-microbioma-intestinale\/","title":{"rendered":"Tumori: in futuro, diagnosi precoce e terapie personalizzate con il microbioma intestinale"},"content":{"rendered":"\n

Su Nature Reviews il punto della situazione nell\u2019articolo di prospettiva pubblicato da ricercatori Gemelli e Cattolica.<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Microbioma intestinale e tumori \u00e8 un binomio che prende sempre pi\u00f9 corpo. Studi recenti indicano infatti che alcune \u2018configurazioni\u2019 microbiche particolari sarebbero in grado di promuovere lo sviluppo di tumori, ma anche di influenzare la sicurezza, la tollerabilit\u00e0 e l\u2019efficacia di alcune terapie oncologiche, dalla chemioterapia all\u2019immunoterapia. Un argomento molto complesso (il microbioma intestinale contiene trilioni di microrganismi diversi, per un peso totale di 1,5 chili), che mal si presta ad essere studiato con un microscopio. Per questo oggi si ricorre allo studio del DNA del microbioma e alle tecnologie cosiddette \u2018omiche\u2019 che hanno consentito di creare ampie banche dati sull\u2019argomento. Ma anche cos\u00ec \u00e8 necessario mettere insieme i dati di diversi gruppi di ricerca, creare consorzi internazionali per lavorare sui big data<\/em>, interpretabili solo attraverso gli strumenti dell\u2019intelligenza artificiale (machine learning, deep learning, reti neurali, ecc). Una review appena pubblicata su Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology<\/em> <\/a> da ricercatori della gastroenterologia e dell\u2019oncologia del Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS e dell\u2019Universit\u00e0 Cattolica, insieme a bioinformatici olandesi ed esperti di metagenomica, fa il punto della situazione su questo campo in rapidissima evoluzione. E apre una finestra sul futuro, suggerendo intanto come organizzare il presente.Il profiling<\/em> del microbiota, attraverso l\u2019intelligenza artificiale, influenzer\u00e0 nel prossimo futuro la prevenzione, la diagnosi precoce e la terapia dei tumori e di tante altre malattie. E questo porter\u00e0 ad utilizzare i microrganismi con i quali conviviamo sia come biomarcatore di varie patologie, che da obiettivo terapeutico, inserito in una pi\u00f9 ampia strategia di trattamento. Ne parlano il professor Antonio Gasbarrini<\/strong>, Ordinario di Medicina Interna dell\u2019Universit\u00e0 Cattolica del Sacro Cuore, Direttore del Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche presso la Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli IRCCS, il professor Giovanni Cammarota<\/strong>, associato di Gastroenterologia dell\u2019Universit\u00e0 Cattolica del Sacro Cuore, campus di Roma, responsabile della UOSA DH di Gastroenterologia e Trapianto di Microbiota, Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS e il professor Giampaolo Tortora<\/strong>, Ordinario di oncologia medica presso l\u2019Universit\u00e0 Cattolica del Sacro Cuore, campus di Roma e direttore della UOC di Oncologia Medica e del Comprehensive Cancer Center del Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS.<\/p>\n\n\n\n

Convivere con un esercito di microrganismi<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Un microbioma ben equilibrato svolge a nostra insaputa una serie di compiti fondamentali per il mantenimento dello stato di salute. <\/p>\n\n\n\n

\"Antonio
Antonio Gasbarrini<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

\u201cDi solito per\u00f2 – spiega il professor Antonio Gasbarrini<\/strong>, Ordinario di Medicina Interna dell\u2019Universit\u00e0 Cattolica del Sacro Cuore, Direttore del Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche presso la Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli IRCCS –<\/strong> ci si accorge dell\u2019esistenza di questi microrganismi, quando l\u2019equilibrio di questa delicata convivenza si rompe, come accade nel caso di malattie infiammatorie intestinali (Crohn e la rettocolite ulcerosa), sindrome metabolica e obesit\u00e0, diarrea da antibiotici, disturbi neurologici, malattie cardiovascolari e cancro\u201d. <\/p>\n\n\n\n

\u201cViviamo nell\u2019epoca della medicina della complessit\u00e0 \u2013 spiega il professor Giovanni Cammarota<\/strong>, associato di Gastroenterologia dell\u2019Universit\u00e0 Cattolica del Sacro Cuore, campus di Roma, responsabile della UOSA DH di Gastroenterologia e Trapianto di Microbiota, Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS – e l\u2019unico modo per progredire nelle conoscenze \u00e8 ricavare preziose informazioni da enormi moli di dati ricavati dall\u2019analisi del genoma e resi disponibili in open source<\/em> alla comunit\u00e0 scientifica internazionale, per evitare di duplicare all\u2019infinito esperimenti, facendo \u2018parlare\u2019 i dati gi\u00e0 acquisiti, per trovare risposte a ipotesi complesse\u201d. <\/p>\n\n\n\n

\"\"
Giovanni Cammarota<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Gli strumenti che consentono di trovare risposte in mezzo a milioni di dati, di cercare il classico ago nel pagliaio sono quelli dell\u2019intelligenza artificiale e del machine learning<\/em>. Che sono poi quelli utilizzati per analizzare i rapporti tra microbioma intestinale e cancro. \u00c8 in questo modo che gli scienziati hanno scoperto che la composizione del microbioma pu\u00f2 influenzare la comparsa dei tumori e la risposta alle terapie. E questo fa prevedere che in un prossimo futuro il profiling<\/em> del microbiota entrer\u00e0 nel progetto di cura dei pazienti oncologici, fungendo sia da biomarcatore, che da bersaglio terapeutico. Ma prima che tutto questo diventi pratica clinica, sar\u00e0 necessario lavorare a fondo sugli enormi database sul microbioma che si stanno raccogliendo, integrare questi dati con quelli tradizionali (anamnesi familiare, analisi di laboratorio, radiologiche, istologiche) e infine \u2018far parlare\u2019 i dati, anzi i big data<\/em>. \u201cMedicina di precisione \u2013 spiega il professor Cammarota – significa mettere insieme una massa di dati che \u00e8 enorme anche per un singolo paziente: clinica, esami strumentali e di laboratorio, microbioma con le migliaia di informazioni fornite dalle \u2018omiche\u2019. \u00c8 al di l\u00e0 delle possibilit\u00e0 umane arrivare ad una conclusione tenendo conto di tutti questi dati. Per questo \u00e8 necessario ricorrere all\u2019intelligenza artificiale\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Leggere tra le pieghe della \u2018flora\u2019 intestinale<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Un tempo noto come \u2018flora\u2019 intestinale (termine improprio perch\u00e9 il microbioma \u00e8 fatto di batteri, funghi, virus, e non di \u2018piante\u2019), il microbiota \u00e8 composto da trilioni di microrganismi che dipingono un affresco di oltre 3 milioni di geni. L\u2019assetto base del microbioma normale in un individuo adulto \u00e8 stato ormai definito. <\/p>\n\n\n\n

\"\"
Giampaolo Tortora<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

\u201cMa questo si pu\u00f2 declinare in tante variabili diverse \u2013 spiega il professor Giampaolo Tortora<\/strong>, Ordinario di oncologia medica presso l\u2019Universit\u00e0 Cattolica del Sacro Cuore, campus di Roma e direttore della UOC di Oncologia Medica e del Comprehensive Cancer Center del Policlinico Universitario A. Gemelli IRCCS – influenzate dalla dieta, dall\u2019etnia, dall\u2019assetto genetico dell\u2019ospite, dall\u2019et\u00e0 e dai farmaci assunti. Le tecniche per studiare composizione e funzione del microbioma si vanno affinando ogni giorno di pi\u00f9 (metagenomica \u2018shotgun\u2019, le \u2018omiche\u2019, come metatrascriptomica, metaproteomica, metabolomica, sequenziamento 16S rRNA), fornendo enormi moli di dati che l\u2019intelligenza artificiale dovr\u00e0 cercare di tradurre in informazioni utili per la pratica clinica. Il microbiota \u00e8 implicato nella modulazione del metabolismo, nei processi infiammatori e nelle risposte immunitarie. Ed \u00e8 quanto basta per influenzare lo stato di salute di un individuo o per aprire la porta ad una serie di malattie, tra le quali il tumore\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Microbiota intestinale e cancro<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u201cL\u2019Helicobacter pylori \u2013 ricorda il professor Tortora – \u00e8 il\nprimo microrganismo al quale \u00e8 stato riconosciuto il ruolo di \u2018carcinogeno di\ngruppo 1\u2019 per il cancro dello stomaco ed \u00e8 valso ai suoi scopritori un premio\nNobel. L\u2019eradicazione di questa infezione rappresenta dunque una strategia di\nprevenzione consolidata per questo tumore. Ma sono ormai tanti i batteri\ncorrelati in qualche modo alla promozione di vari tumori, come quello del colon\nretto (Fusobacterium spp., Bacteroides fragilis, Streptococcus gallolyticus), del\npancreas (Enterococcus faecalis), della colecisti (Salmonella Typhi). Fusobacterium\nnucleatum e Propionibacterium acnes potenziano inoltre la carcinogenesi intestinale\ne della prostata, mentre i Clostridium potrebbero promuovere il tumore del\nfegato. \u201cI meccanismi alla base della carcinogenesi \u2013 spiega il professor\nTortora – vanno dalla formazione di un biofilm che crea delle nicchie isolate e\nblindandole e nascondendole al sistema immunitario, alla produzione di molecole\ne metaboliti (utilizzabili anche come biomarcatori) che influenzano le risposte\nimmunitarie dell\u2019ospite\u201d. <\/p>\n\n\n\n

Tollerabilit\u00e0 ed efficacia delle terapie anti-tumorali<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Molti trattamenti antitumorali (chemioterapia, radioterapia,\nimmunoterapia) possono dare effetti indesiderati anche importanti, che possono\nessere potenziati da uno squilibrio della composizione del microbiota.\nL\u2019individuazione di \u2018assetti\u2019 microbici influenzanti la tossicit\u00e0 intestinale,\npotrebbe suggerire all\u2019oncologo di ridurre del dosaggio di alcuni farmaci. Modificare\nla composizione del microbiota con la somministrazione di alcuni antibiotici,\npu\u00f2 ridurre la diarrea indotta da irinotecan (un chemioterapico usato per il\ntumore del polmone), ma anche peggiorare l\u2019infiammazione delle mucose da\nmetotrexate. <\/p>\n\n\n\n

\u201cIl microbiota intestinale \u2013 spiega il professor Tortora – \u00e8\ndirettamente coinvolto nell\u2019assorbimento e nel metabolismo di farmaci\nantitumorali, interferisce con gli effetti e la tossicit\u00e0 della chemioterapia e\ncon le attivit\u00e0 del sistema immunitario. \u00c8 noto da tempo ad esempio che l\u2019uso\ndi alcuni antibiotici, che modificano il microbioma intestinale, fa crollare\nl\u2019efficacia di alcuni chemioterapici e dell\u2019immunoterapia\u201d. L\u2019attenzione sui\nbatteri \u2018buoni\u2019 si comincia a focalizzare su Akkermansia muciniphila, Enterococcus\nhirae e Alistipes spp, che, se presenti in abbondanza nei pazienti con tumori\nrenali o polmonari, si associano ad una risposta pi\u00f9 favorevole agli inibitori\ndei checkpoint immunitari. \u201cRicerche su animali e sull\u2019uomo \u2013 ricorda il professor\nCammarota – suggeriscono che la presenza di alcune specie microbiche aumenta la\nrisposta all\u2019immunoterapia, ma le conclusioni non sono univoche. Un limite\nquesto legato al fatto che si tratta studi piccoli e non uniformi\u201d. L\u2019argomento\n\u00e8 insomma molto complesso e non valutabile con gli strumenti utilizzati finora\ndalle scienze mediche. <\/p>\n\n\n\n

Fare ricerca con gli strumenti del futuro<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u201cE\u2019 impensabile studiare la composizione del microbioma,\nanalizzandone i singoli componenti al microscopio \u2013 afferma il professor\nTortora \u2013 Oggi si preferisce fare un\u2019analisi a tappeto di tipo genomico,\nandando ad individuare delle firme genomiche. Un gruppo di appena 20 batteri\nconsente di distinguere i pazienti con un tumore da quelli sani; questo, gi\u00e0 a\nscopo diagnostico, pu\u00f2 avere un valore, ad integrazione degli esami disponibili\ne magari guidare verso una diagnosi precoce\u201d. <\/p>\n\n\n\n

Se la statistica facilita l\u2019interpretazione dei dati, il machine\nlearning<\/em> va oltre, consentendo ai computer di risolvere alcuni problemi e\ndi definire dei modelli predittivi. Il computer processa i dati, \u2018impara\u2019 da\nquesti (attraverso meccanismi di apprendimento quali i cosiddetti deep\nneural network<\/em>), corregge eventuali errori ed elabora predizioni su nuovi\ndati.  Pu\u00f2 cio\u00e8 prevedere lo sviluppo di una\nmalattia gastro-intestinale prima che se ne manifestino i sintomi oppure fornire\nun assist nelle diagnosi endoscopiche, facilitando il rilevamento delle\nlesioni. L\u2019intelligenza artificiale sta velocizzando in maniera incredibile i\nrisultati della ricerca, anche di quelli gi\u00e0 traslabili alla clinica. E\u2019 l\u2019alba\ndi una nuova era della medicina e della ricerca scientifica, scritta a quattro\nmani dall\u2019uomo e dalle macchine. Con la promessa di incanalare il big bang<\/em>\ndei dati verso la medicina di precisione.<\/p>\n\n\n\n

Da Tolkien all\u2019intelligenza artificiale: lo studio Hobbit<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u201cInsieme ad un gruppo tedesco e uno irlandese \u2013 rivelano ilprofessor Cammarota e il professor Gasbarrini- abbiamo disegnato lo studio\nHOBBIT (\u201cHuman gut micrOBiome BIg data and machine learning to predict the\nimmunoTherapy response in cancer<\/em>\u201d), che \u00e8 l\u2019applicazione sperimentale di quanto\nteorizzato in questo articolo. L\u2019obiettivo \u00e8 quello di individuare il consorzio\nbatterico in grado di predire la risposta all\u2019immunoterapia, attraverso\nl\u2019intelligenza artificiale. Sappiamo che approssimativamente solo un paziente\nsu 3 risponde all\u2019immunoterapia; questo studio ci aiuter\u00e0 a capire quali\nterapie possono funzionare e quali si riveleranno tossiche nel singolo\nindividuo, studiando la composizione del suo microbioma. Questo progetto\ncoinvolge il nostro IRCCS e il progetto \u2018Generator\u2019 del professor Vincenzo Valentini <\/strong>(ordinario di Radioterapia all\u2019Universit\u00e0 Cattolica, Direttore del\nDipartimento di Diagnostica per Immagini, Radioterapia Oncologica e Ematologia\ne Vice-direttore scientifico della Fondazione Policlinico Universitario\nAgostino Gemelli IRCCS) fondamentale nel raccogliere l\u2019enorme database\nclinico e laboratoristico dei pazienti che si avviano al trattamento\nimmunoterapico. Studieremo il microbioma intestinale cdi questi pazienti con algoritmi\ndi intelligenza artificiale per i quali sono coinvolti i nostri partner\ntedeschi; in base alla tipologia del consorzio microbico di ogni singolo paziente\ne dei suoi dati cercheremo di predire la risposta all\u2019immunoterapia. Il profiling<\/em>\ndel microbioma funger\u00e0 insomma da biomarcatore di risposta, per una terapia\npossibilmente personalizzata e di precisione, e consentir\u00e0 di risparmiare la\nsomministrazione di farmaci inutili e costosi, selezionando i pazienti che\nhanno le maggiori chance<\/em> di risposta all\u2019immunoterapia\u201d. E in futuro si\ntenter\u00e0 anche di \u2018addomesticare\u2019 il microbioma intestinale alle necessit\u00e0\ncliniche. \u201cAlcuni studi hanno gi\u00e0 dimostrato che il trapianto di microbiota\nintestinale pu\u00f2 potenziare la risposta all\u2019immunoterapia o lenire la tossicit\u00e0\ndi alcune chemioterapie. In futuro \u2013 conclude il professor Cammarota \u2013\ncercheremo dunque di individuare dei consorzi batterici in grado di interferire\ncon le varie patologie e di trapiantarli in maniera mirata e selettiva. Moduleremo\ninoltre il microbioma utilizzando probiotici e diete su misura del singolo\npaziente\u201d. \u201cQuesto \u00e8 uno dei campi nei quali in futuro si investiranno miliardi\n\u2013 conclude il professor Tortora – perch\u00e9 ha le potenzialit\u00e0 per rivoluzionare\nil trattamento delle malattie. La strada \u00e8 ancora molto lunga, ma la direzione\n\u00e8 tracciata\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Maria Rita Montebelli<\/em><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Su Nature Reviews il punto della situazione nell\u2019articolo di prospettiva pubblicato da ricercatori Gemelli e Cattolica. Microbioma intestinale e tumori \u00e8 un binomio che prende sempre pi\u00f9 corpo. Studi recenti indicano infatti che alcune \u2018configurazioni\u2019 microbiche particolari sarebbero in grado di promuovere lo sviluppo di tumori, ma anche di influenzare la sicurezza, la tollerabilit\u00e0 e […]<\/p>\n","protected":false},"featured_media":18727,"template":"","categorie":[95],"class_list":{"0":"post-30300","1":"kf_gem_news","2":"type-kf_gem_news","3":"status-publish","4":"has-post-thumbnail","6":"kf_gem_newscat-research","7":"entry"},"acf":[],"yoast_head":"\nTumori: in futuro, diagnosi precoce e terapie personalizzate con il microbioma intestinale - Policlinico Universitario A. 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