Caratterizzazione fenotipica e genotipica di linee cellulari derivanti da pazienti pediatrici con osteosarcoma

Osteosarcoma (OS) is the most common bone tumor among children and adolescents and represents 10% of all paediatric malignancies. In Italy, approximately 500 new cases of malignant bone tumors are recorded every year and 20-25% are represented by osteosarcomas. Nowadays, the 5-year survival rate for this neoplasm is 68%, with worsening if the disease presents metastases at the time of diagnosis or in case of recurrence. For over 40 years there has been little progress in the treatment of OS: this therapeutic stagnation derives above all from the great heterogeneity of the tumor among patients and, in part, also from the limited availability of preclinical and clinical trials and in vitro models that allow such trials . In this thesis work I propose the formation and phenotypic/genotypic characterization of a cell line coming from a patient with osteoblastic osteosarcoma that relapsed after different lines of chemotherapy treatment. This line called ST-54 was set up starting from a lung metastasis and was expanded for more than 20 passages in vitro in 2D without having morphological modifications and showing the typical characteristics of the most aggressive tumor cells, forming spheroids in specific conditions and creating colonies in agar. The expansion did not show contamination of stromal cells and preserved the tumorigenic and stemness characteristics typical of tumor stem cells. By comparing the cell line with the starting tumor, molecular analysis in WES (Whole Exome Sequencing) highlighted somatic mutations and common altered pathways. In conclusion, this work has demonstrated that the ST-54 is a primary cell line that has preserved all the morphological, molecular and genetic characteristics of the original tumor, faithfully representing an in vitro model of this pathology that can be used to develop new therapeutic strategies.

L’osteosarcoma (OS) è il tumore osseo più comune tra i bambini e gli adolescenti e rappresenta il 10% di tutte le neoplasie pediatriche. In Italia, ogni anno si registrano circa 500 nuovi casi di tumori maligni dell'osso e il 20-25% è rappresentato da osteosarcomi. Al giorno d'oggi il tasso di sopravvivenza per questa neoplasia, a 5 anni, è del 68% con un peggioramento se la malattia presenta metastasi al momento della diagnosi o in caso di recidiva. Da oltre 40 anni si registrano scarsi progressi nel trattamento dell’OS: questa stagnazione terapeutica deriva soprattutto dalla grande eterogeneità del tumore tra i pazienti e, in parte, anche dalla scarsa disponibilità di sperimentazioni precliniche e cliniche e di modelli in vitro che permettano tali sperimentazioni. In questo lavoro di tesi propongo la formazione e la caratterizzazione fenotipica e genotipica di una linea cellulare proveniente da una paziente con osteosarcoma osteoblastico recidivato dopo diverse linee di trattamento chemioterapico. Tale linea denominata ST-54 è stata allestita a partire da una metastasi polmonare ed è stata espansa per più di 20 passaggi in vitro in 2D senza avere modificazioni morfologiche e mostrando le caratteristiche tipiche elle cellule tumorali più aggressive, formando sferoidi in condizioni specifiche e creando colonie in agar. L’espansione non ha mostrato contaminazione di cellule stromali e ha preservato le caratteristiche tumorigeniche e di staminalità tipiche delle cellule staminali tumorali. Comparando la linea cellulare con il tumore di partenza, l’analisi molecolare in WES (Whole Exome Sequencing) ha evidenziato mutazioni somatiche e pathway alterati comuni. In conclusione questo lavoro ha dimostrato che la linea ST-54 è una linea primaria che ha preservato tutte le caratteristiche morfologiche, molecolari e genetiche del tumore di partenza, rappresentando fedelmente un modello in vitro di questa patologia da poter utilizzare per sviluppare nuove strategie terapeutiche.