Characterization of the Tumor Microenvironment and of the circulating immune response to the tumor/tumor antigens in Pediatric Solid Tumors

Over the last decade, immunotherapy has rapidly changed the therapeutic landscape and prognosis for many hematologic malignancies and adult solid tumors. Despite this success, immunotherapy for pediatric solid tumors remains in the early stages of development. The identification of the main immune players and molecules involved in the dynamic crosstalk between tumors and the immune system has been crucial for the introduction of reliable prognostic factors and effective therapeutic protocols against tumors. Emerging approaches recruiting T cells, to convert phenotypically “cold” into “inflamed” tumors, and to vastly improve therapeutic indices hold exceptional promise. This thesis study focused on the in-depth analysis of pediatric solid tumors, dividing the research into two distinctive parts. The first part involved the detailed study of the tumor microenvironment and its characterization using advanced methods such as flow cytofluorimetry and immunocytochemistry. In the second segment, the focus was on the development of innovative cell therapies based on the use of tumor lysate and known tumor antigens in order to stimulate a targeted immune response, evaluating the efficacy by means of cytotoxicity and Elispot assays. The results obtained in this study convincingly demonstrated that it is possible to effectively activate the cells of the immune system, both by stimulation with neuroblastoma lysate and by using the known antigens WT1, PRAME, and Survivin. In addition, the ability of these cellular therapies to successfully eliminate tumor tissue, using cytotoxic T lymphocytes previously stimulated with lysate or tumor antigens, was highlighted. This study contributed to the understanding of pediatric solid tumors. It opened new perspectives for the development of targeted cell therapies, which could represent a promising alternative in the treatment of these diseases. Immunotherapy is an established cancer treatment modality with proven efficacy in certain subtypes and is potentially applicable to all pediatric cancers. Although chemotherapy has a proven survival benefit, the quality of survival can be improved by further optimization of immunotherapy. Although childhood tumors share the biology and problems of adult patients, their development and causes may differ. In a rapidly evolving landscape such as pediatric immunotherapy, where large clinical trials cannot be conducted, it is necessary to develop a multicentre approach to overcome the crossroads. These types of studies are crucial for future advances in treating pediatric solid tumors and improving the prognosis of patients with such diseases.

Nell'ultimo decennio, l'immunoterapia ha rapidamente cambiato il panorama terapeutico e la prognosi di molti tumori ematologici maligni e solidi dell'adulto. Nonostante questo successo, l'immunoterapia per i tumori solidi pediatrici è ancora nelle prime fasi di sviluppo. L'identificazione dei principali attori immunitari e delle molecole coinvolte nel crosstalk dinamico tra tumori e sistema immunitario è stata fondamentale per introdurre fattori prognostici affidabili e protocolli terapeutici efficaci contro i tumori. Gli approcci emergenti per reclutare le cellule T, per convertire i tumori fenotipicamente "freddi" in "infiammati" e per migliorare notevolmente gli indici terapeutici sono particolarmente promettenti. Questo studio di tesi si è concentrato sull'approfondita analisi dei tumori solidi pediatrici, suddividendo la ricerca in due parti distintive. La prima parte ha riguardato lo studio dettagliato del microambiente tumorale e la sua caratterizzazione mediante l'utilizzo di metodi avanzati come la citofluorimetria a flusso e l'immunocitochimica. Nel secondo segmento, l'attenzione è stata rivolta allo sviluppo di terapie cellulari innovative basate sull'impiego del lisato tumorale e degli antigeni tumorali noti al fine di stimolare una risposta immunitaria mirata, valutando l'efficacia tramite test di citotossicità e test Elispot. I risultati ottenuti in questo studio hanno dimostrato in modo convincente che è possibile attivare in modo efficace le cellule del sistema immunitario, sia tramite stimolazione con il lisato di neuroblastoma, sia attraverso l'impiego degli antigeni noti WT1, PRAME e Survivin. Inoltre, è stato possibile evidenziare la capacità di queste terapie cellulari di eliminare con successo il tessuto tumorale, grazie all'utilizzo di linfociti T citotossici precedentemente stimolati con il lisato o gli antigeni tumorali. Questo studio ha contribuito significativamente alla comprensione dei tumori solidi pediatrici e ha aperto nuove prospettive per lo sviluppo di terapie cellulari mirate, che potrebbero rappresentare una promettente alternativa nel trattamento di queste patologie. L'immunoterapia è una modalità di trattamento del cancro consolidata, di comprovata efficacia in alcuni sottotipi e potenzialmente applicabile a tutti i tumori pediatrici. Sebbene la chemioterapia abbia un comprovato beneficio sulla sopravvivenza, la qualità della stessa può essere migliorata con l'ulteriore ottimizzazione dell'immunoterapia. Sebbene i tumori infantili condividano la biologia e le problematiche dei pazienti adulti, il loro sviluppo e le loro cause possono essere diverse. In un panorama in rapida evoluzione come quello dell'immunoterapia pediatrica, dove non è possibile condurre studi clinici di grandi dimensioni, è necessario sviluppare un approccio multicentrico per superare il bivio. Questi tipi di studio sono fondamentali per futuri progressi nella terapia dei tumori pediatrici solidi e nel miglioramento della prognosi dei pazienti affetti da tali patologie.