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• Epatocarcinoma
• Infiammazione
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Nel carcinoma epatocellulare (HCC) il microambiente influenza la progressione tumorale e determina la sua elevata eterogeneità. Il microambiente tumorale è un insieme complesso di cellule tumorali, matrice extracellulare, cellule stromali e proteine. Insieme contribuiscono alla carcinogenesi. I pazienti con HCC aggressivo possono essere identificati mediante firma trascrittomica neo-angiogenetica (ANGPT2, DLL4, NETO2, ESM1, NR4A1) fortemente correlata alla rapida progressione del tumore, al rischio di recidiva dopo terapia e alla bassa sopravvivenza media. Il gene leader è Angiopoietin-2 (ANGPT2), che presenta da solo una AUC ROC di 0,943, IC 95% 0,875 to 1000, p <0,0001; il cui prodotto viene secreto dalle cellule endoteliali nei siti di rimodellamento vascolare. Livelli elevati di ANGPT2, sia mRNA che proteina, si trovano negli HCC altamente vascolarizzati e scarsamente differenziati. La diversa composizione biochimica del microambiente tumorale deriva dal danno epatico cronico correlato alle infezioni virali. Il tessuto circostante il tumore ha un ruolo importante nel cross-talk delle molecole, evidenziando la sua rilevanza come potenziale bersaglio terapeutico. Recentemente sono stati sviluppati dei trattamenti per i pazienti cronici di HCV: farmaci comunemente chiamati antivirali ad azione diretta (DAA). Studi recenti hanno riportato una putativa associazione fra trattamento con DAA e maggiore rischio di recidiva o di comparsa di HCC.
Scopo del progetto è stato di identificare negli HCC particolarmente severi, le componenti biochimiche circolanti e del microambiente tissutale che influenzano l'aggressività e il conseguente esito clinico, attraverso uno studio prospettico di una coorte di 132 pazienti.
Inoltre, in un sottogruppo di pazienti trattati con DAA, abbiamo valutato i fattori di rischio di recidiva, o comparsa del tumore, in relazione alle caratteristiche del microambiente tumorale. Abbiamo analizzato le biopsie tumorali e del tessuto circostante alla prima diagnosi di HCC, per immunolocalizzazione di PD-1/PD-L1, FoxP3, E-caderina, CLEC2; e 82 microRNA associati alla regolazione dell'angiogenesi, della proliferazione cellulare, della segnalazione cellulare, del controllo immunitario e dei meccanismi di autofagia. 19 citochine, inoltre, sono state analizzate in campioni di siero dei pazienti e i risultati sono stati correlati ai dati biochimici, istopatologici e di sopravvivenza, dimostrando che gli HCC aggressivi sono caratterizzati, non solo da neo-angiogenesi, ma da uno stato infiammatorio permanente e di lunga durata.
Ci siamo concentrati principalmente sulla neo-angiogenesi, e nel sottogruppo di pazienti cronici trattati con DAA, abbiamo valutato la firma trascrittomica neo-angiogenica e l'espressione epatica di ANGPT2, come potenziale evento favorevole per l'insorgenza o recidiva di HCC. Sono stati anche misurati l'ANGPT2 circolante, il fattore di crescita vascolare-endoteliale (VEGF) e la proteina C-reattiva. I risultati hanno evidenziato che i DAA non sono di per sé in grado di determinare HCC, ma che l'aumento, mediato da DAA, del VEGF agisce da trigger nei pazienti predisposti, cioè quelli con fibrosi grave e collateralizzazione splancnica, che mostrano già un'elevata attivazione di vie neo-angiogeniche nel tessuto cirrotico.
Al fine di imitare la condizione fisiopatologica delle cellule umane, abbiamo studiato sia il comportamento delle cellule in coltura sia degli organi in modello animale. Abbiamo sviluppato un sistema microfluidico di cellule endoteliali per studiare l'effetto dello shear-stress e delle componenti circolanti sul microambiente cellulare in vitro; e mediante combinazione di dieta e stimolo infiammatorio, abbiamo studiato la risposta del modello animale zebrafish all'induzione del danno epatico in vivo.

In hepatocellular carcinoma (HCC) microenvironment affects tumor progression and determines its high heterogeneity. Liver tumor microenvironment is a complex ensemble of tumor cells within extracellular matrix, stromal cells and secreted proteins. All together contribute to carcinogenesis. Patients with aggressive HCC can be identified by means of neo-angiogenetic transcriptomic signature (ANGPT2, DLL4, NETO2, ESM1, NR4A1) witch also strongly related with rapid progression of tumor, risk of recurrence after therapy, and extremely low median survival. The leader gene is Angiopoietin-2 (ANGPT2), which has, on its own, a ROC AUC of 0.943, 95%CI 0.875 to 1000;p<0.0001. Its product is secreted by endothelial cells at sites of active vascular remodelling. High ANGPT2 mRNA and protein levels are found in highly vascular and poorly differentiated HCCs. The different biochemical composition of tumor microenvironment derives from underlying chronic liver disease, correlated as well to virus infections. Tumor-surrounding tissue has an important role in dynamic molecules cross-talk, explaining its relevance as potential therapeutic target. Treatments are recently developed for HCV chronic patients; these antivirals are called Direct-Acting Antiviral Drugs (DAAs). Recent studies reported a putative association between increased risks of recurrence, or of de novo development of HCC, in patients treated with DAAs. Aim of the project was to identify in HCCs, with a particularly severe course, the circulating and tissue components of the microenvironment affecting the aggressiveness and the ensuing clinical outcome, by means an extensive study in the prospective cohort of 132 HCC-patients. In particular, in a subgroup of patients, treated with DAAs, our goal was evaluate the risk factors for HCC recurrence/de novo occurrence in relation with molecular characteristics of the tumor microenvironment, as angiogenesis, circulating and cellular components. We analyzed the paired baseline HCCs and the surrounding tissue biopsies at the first diagnosis of HCC for immunolocalization of PD-1/PD-L1, FoxP3, E-cadherin, CLEC2 and for a panel of 82 microRNA associated with regulation of angiogenesis, cell proliferation, cell signaling, immune control and autophagy. Serum samples were analyzed with a panel of 19 cytokines. Data were associated with biochemical data, histopathology and survival and showed that fast HCCs are characterized not only by redundant neo-angiogenesis but also by unique features of distinctively immunosuppressed microenvironment, prominent EMT, and clear-cut activation of TGFβ-1 signaling in a general background of long-standing and permanent inflammatory state. We mainly focused on neo-angiogenesis, and in the subgroups of chronic HCV patients treated with DAAs, we evaluated neo-angiogenic transcriptomic signature and the hepatic expression of ANGPT2, as potentially favoring HCC onset and recurrence. Circulating ANGPT2, vascular-endothelial growth factor (VEGF), and C-reactive protein were also measured. The findings revealed that DAAs are not per se able to determine occurrence or recurrence of HCC, but that the DAA-mediated increase in VEGF acts as a trigger in predisposed patients, i.e., those with severe fibrosis and splanchnic collateralization, who already show high activation of neo-angiogenic pathways in cirrhotic tissue. In order to mimic human cell condition, we investigated behavior of cells and organs, respectively. In detail, we developed a microfluidic chip-system of endothelial cells to study the effect of shear-stress and blood flow components on microenvironment behavior in vitro; and by a combination of diet and inflammatory hit, we studied the response of zebrafish model to induction of liver damage in vivo.