Establishment of a platform for the isolation and characterization of circulating tumor cells from lung cancer patients

Small-cell lung cancer (SCLC) is an extremely aggressive tumor with a very poor prognosis. Due to the limited availability of primary material and lack of reliable preclinical models, our knowledge of its biology and molecular features remains largely unknown. Circulating tumor cells (CTCs) represent a new frontier in liquid biopsy and they could be an attractive alternative to traditional biopsy in a highly metastatic setting such as that of SCLC. Here we describe the establishment of a robust platform for the isolation of CTCs from lung cancer patient, particularly of the small-cell subtype. After selecting the best enrichment technology, we optimized cell recovery and enumeration by a specific cocktail of antibodies, namely pan-Cytokeratin, NCAM and Synaptophysin. Our analysis revealed an inverse correlation between CTC counts and patient overall survival. We further explored the possibility to obtain preclinical models of SCLC by culturing CTCs in vitro. So far, we have successfully established three independent CTC lines, one of which has also been verified at the genetic level to faithfully recapitulate the corresponding tumor biopsy of the same patient. Our working pipeline is now ready and available for future biological and functional studies in view of developing better therapeutic strategies against one of the deadliest forms of human cancer.

Il carcinoma polmonare a piccole cellule (SCLC) è un tumore estremamente aggressivo con una prognosi molto sfavorevole. A causa della disponibilità limitata di materiale primario e della mancanza di modelli preclinici affidabili, la nostra conoscenza della sua biologia e delle sue caratteristiche molecolari rimane in gran parte sconosciuta. Le cellule tumorali circolanti (CTC) rappresentano una nuova frontiera nella biopsia liquida e potrebbero essere un'alternativa interessante alla biopsia tradizionale in un contesto altamente metastatico come quello dello SCLC. Qui descriviamo la generazione di una piattaforma per l'isolamento delle CTC provenienti pazienti con cancro al polmone, in particolare del sottotipo a piccole cellule. Dopo aver selezionato la migliore tecnologia di arricchimento, abbiamo ottimizzato il recupero e il conteggio delle cellule mediante un cocktail specifico di anticorpi, ovvero pan-Citocheratina, NCAM e Sinaptofisina. La nostra analisi ha rivelato una correlazione inversa tra il numero di CTC e la sopravvivenza complessiva dei pazienti. Inoltre, abbiamo esplorato la possibilità di ottenere modelli preclinici di SCLC coltivando le CTC in vitro. Finora, abbiamo stabilizzato con successo tre linee indipendenti di CTC, una delle quali è stata anche verificata a livello genetico dimostrando di ricapitolare fedelmente la biopsia tumorale corrispondente dello stesso paziente. La nostra pipeline di lavoro è ora pronta e disponibile per futuri studi biologici e funzionali, in vista dello sviluppo di migliori strategie terapeutiche contro una delle forme più letali di cancro nell’uomo.