Diagnostica e Ricerca Molecolare

La struttura si dedica alla caratterizzazione molecolare dei tumori solidi, con l’obiettivo principale di identificare marcatori molecolari che possano avere un significato predittivo/prognostico/diagnostico. Questa attività, basata sia sul sequenziamento mediante NGS sia sullo studio in situ di DNA/RNA, permette di ottenere informazioni dettagliate sul profilo molecolare di ogni tumore, contribuendo così a indirizzare le opzioni di trattamento in modo più efficace e personalizzato. Grazie a questa metodologia, è possibile offrire ai pazienti terapie su misura, basate sulle caratteristiche molecolari uniche del loro tumore, migliorando potenzialmente le possibilità di successo delle cure e ottimizzando i risultati clinici.

La Struttura di Diagnostica e Ricerca Molecolare si occupa di eseguire analisi molecolari avanzate, tra cui il CGP (Comprehensive Genomic Profiling) mediante NGS (Next Generation Sequencing) che permette di ottenere un profilo completo del patrimonio genetico del tumore. Questa analisi include la determinazione del TMB (Tumor Mutational Burden), un indicatore importante per valutare la risposta alle immunoterapie. Inoltre, vengono eseguite analisi di CNV (Copy Number Variation), che identificano variazioni nel numero di copie di specifici geni, e, per i pannelli che prevedono l’analisi di HRD (Homologous Recombination Deficiency), viene calcolato il GIS (Genomic Instability Score), un punteggio che valuta la instabilità genomica. La tecnologia NGS è impiegata anche per identificare eventuali fusioni geniche. Le analisi vengono effettuate su diverse tipologie di campioni biologici. Inoltre, utilizziamo la tecnologia NGS anche per analizzare il cfDNA (DNA libero circolante nel sangue). Questo approccio permette di offrire diagnosi più accurate e di individuare marcatori molecolari che possono essere fondamentali per la pianificazione di trattamenti personalizzati, migliorando così le possibilità di successo delle terapie e la qualità delle cure offerte ai nostri pazienti.

La Struttura si occupa anche di eseguire analisi molecolari mediante ibridazione in situ (in situ hybridization - ISH), che è una tecnica di patologia molecolare con la quale è possibile identificare in situ, su tessuto, specifiche sequenze nucleotidiche di DNA e RNA, o evidenziare la presenza di sequenze eterologhe, ovvero sequenze virali. Con questa tecnica è quindi possibile studiare amplificazioni, delezioni, traslocazioni, inversioni e anomalie anche molto piccole a carico di un singolo gene. Le tecniche utilizzate in Istituto sono tre: FISH (fluorescenza), CISH (cromogenica) e SISH (con deposito di argento), che differiscono tra loro nel metodo di rivelazione della sonda. I preparati allestiti con metodica FISH sono analizzati con un microscopio a fluorescenza, mentre i preparati allestiti con metodica CISH e SISH sono analizzati con un microscopio ottico tradizionale. 

Le analisi molecolari sono eseguite per pazienti interni, sia in regime ambulatoriale che di ricovero. Questi servizi sono disponibili anche per gli istituti convenzionati, grazie alla posizione di laboratorio HUB per la tecnologia NGS (Next Generation Sequencing) riconosciuta dalla Regione Lombardia, e per i pazienti esterni che necessitano di approfondimenti molecolari.

L’elenco delle prestazioni erogate, con i tempi di refertazione e modalità di invio del materiale, è disponibile sul sito INT 

L’attività didattica della SS è struttura operante nel contesto di un Dipartimento a direzione universitaria (UNIMI), si svolge in un ambiente pienamente integrato con la pratica diagnostica e con i progetti di ricerca in corso. Nel reparto ruotano costantemente gli specializzandi di Anatomia Patologica, che oltre ad affiancare il personale medico nella refertazione istologica e citologica,  partecipano attivamente a tutte le fasi delle analisi molecolari, dall’estrazione degli acidi nucleici alla discussione dei dati in sede multidisciplinare. Accanto a loro, studenti del corso di laurea in Medicina e Chirurgia svolgono tirocini e tesi sperimentali, seguendo un percorso tutorato che combina attività di laboratorio e partecipazione ai meeting clinico-scientifici.

La Struttura Semplice (SS) conduce attività di ricerca clinica e traslazionale in numerosi ambiti della patologia oncologica, in collaborazione con i Dipartimenti Clinici e Sperimentali della Fondazione e con enti nazionali e internazionali. L’obiettivo è promuovere un trasferimento bidirezionale delle conoscenze tra ricerca pre-clinica e clinica, offrendo ai ricercatori della Fondazione tecnologie, strumenti e competenze avanzate di biologia molecolare.

La SS dispone di solida esperienza e di infrastrutture dedicate alla profilazione del trascrittoma tumorale, con l’RNA-seq bulk come tecnologia di riferimento. Grazie a librerie ad alta resa per tessuti freschi o congelati e a protocolli ottimizzati per campioni FFP otteniamo profili trascrittomici completi che alimentano analisi di pathway, indici infiammatori e correlazioni clinico-patologiche. È inoltre disponibile la piattaforma nCounter® (NanoString), ideale quando l’RNA è scarso o degradato: la quantificazione digitale di pannelli fino a 800 geni consente di validare rapidamente e con elevata riproducibilità le signature di interesse, anche su campioni di bassa qualità. 

La SS esegue esperimenti di profilazione a singola cellula su piattaforma Chromium X (10x Genomics), generando mappe ad alta risoluzione delle popolazioni cellulari. Un workflow condiviso con radiologi interventisti e sala operatoria minimizza il tempo tra resezione e processamento del campione, preservando la qualità dell’RNA; lo stesso approccio viene applicato a cellule del sangue periferico, delineando con precisione le componenti immunitarie. 

Per conservare il contesto istologico, la SS esegue esperimenti di trascrittomica spaziale con la piattaforma GeoMx DSP, su sezioni FFPE o crioconservate di tessuti umani e modelli murini ortotopici o PDX. La selezione delle regioni d’interesse, curata dai patologi della SS, consente di correlare le variabili cliniche con l’attività trascrizionale, l’architettura tumorale e la distribuzione delle cellule del microambiente tumorale.

Alle analisi tissutali si affianca lo studio dei marcatori circolanti – DNA e RNA liberi e cellule tumorali circolanti – che permette di monitorare in modo minimamente invasivo l’evoluzione della malattia e l’insorgenza di resistenze terapeutiche.

L’interpretazione dei dati omici prodotti dalla SS avviene in stretta collaborazione con l’Unità di Bioinformatica, che impiega pipeline consolidate nella comunità scientifica e sviluppa flussi d’analisi dedicati ai progetti in corso. Le firme multistrato così ottenute vengono validate con metodiche in situ quali immunoistochimica (IHC) e ibridazione in situ (ISH), rafforzandone il valore biologico e clinico. Questo ecosistema integrato di tecnologie sostiene la scoperta di nuovi biomarcatori e bersagli terapeutici e alimenta i programmi di medicina di precisione attivi presso la Fondazione.

Il reparto ospita inoltre tecnici di laboratorio biomedico per periodi di stage e aggiornamento professionale su metodiche di nuova generazione, biologi e biotecnologi impegnati in dottorati e assegni di ricerca, e bioinformatici che sviluppano e applicano pipeline di analisi dei dati omici. In questo contesto multidisciplinare, ogni figura professionale ha l’opportunità di seguire l’intero percorso che porta dal campione biologico alla validazione clinica dei risultati, acquisendo competenze che rispondono alle esigenze della moderna medicina di precisione.