Immunoistochimica: le applicazioni in medicina

L’immunoistochimica ha rappresentato negli ultimi decenni una tecnica fondamentale per la diagnosi di molte patologie, permettendo la classificazione delle neoplasie, la loro valutazione prognostica, l’individuazione di agenti infettivi, malattie metaboliche, o ancora lo studio dell’origine e della funzione di vari tipi cellulari. Quali sono le applicazioni in medicina dell’Immunoistochimica?

Preparazione dei campioni

Per applicare tale tecnica è necessario che il tessuto da esaminare sia stato correttamente prelevato (per esempio tramite biopsia) e soprattutto sottoposto a opportuni metodi di fissazione a seconda del tipo di campione. Tali procedure sono fondamentali per mantenere la morfologia del tessuto ed evitare che esso vada incontro ad alterazioni, consentendo di eseguire analisi attendibili anche a distanza di tempo. Per tale motivo si inserisce il materiale biologico all’interno di un mezzo liquido, come la formalina, oppure si utilizza il congelamento. Tuttavia, per consentire la penetrazione di tale materiale, è necessario che il tessuto venga prima privato della componente acquosa tramite disidratazione. Una volta che il campione è stato disidratato si prosegue con la diafanizzazione, in seguito si effettua l’inclusione in paraffina. A questo punto il campione può essere sezionato tramite uno strumento chiamato microtomo, attraverso il quale vengono realizzate delle sottili sezioni, infine si prepara il campione allestendo il vetrino, in modo tale che sia pronto per la microscopia.

In ordine, avremo:

  • Prelievo del campione
  • Fissazione
  • Disidratazione
  • Diafanizzazione
  • Inclusione
  • Taglio al microtomo
  • Allestimento del vetrino
  • Microscopia
Laboratorio di istologia della Fondazione IMC Centro Marino Internazionale
Sezioni seriate ottenute tramite taglio al microtomo. Fonte:

Il ruolo degli anticorpi

Una volta ottenute le varie sezioni del campione, queste ultime verranno apposte sui vetrini e potranno essere sottoposte a diverse metodiche. Ciò che caratterizza l’immunoistochimica è l’utilizzo di particolari anticorpi diretti contro un antigene, cioè la molecola oggetto di studio. Quest’ultima potrebbe essere rappresentata da una componente di un agente infettivo, da una proteina fisiologicamente prodotta nel tessuto, o ancora da molecole espresse conseguentemente ad una patologia neoplastica o metabolica. Per esempio, nel corso di un processo tumorale, le mutazioni cellulari causeranno la comparsa di caratteristiche anomale, normalmente assenti nel tessuto sano. L’anticorpo, invece, è una molecola proteica ottenuta in laboratorio proprio allo scopo di poter legare in modo specifico l’antigene che si vuole studiare, cioè la molecola della quale si vuole analizzare l’espressione nel tessuto: per tale motivo, viene definito “anticorpo monoclonale“.

Antigeni: tutto quello che devi sapere
Il legame tra antigene e anticorpo è specifico, come una chiave con la sua serratura. Fonte:

Tecnica diretta e indiretta

Le applicazioni in medicina dell’Immunoistochimica si distinguono principalmente in una metodica diretta e una indiretta. Nella metodica diretta l’anticorpo lega la molecola da ricercare e allo stesso tempo una sostanza che ne consente la visualizzazione, come un fluorocromo o un enzima. Il fluorocromo è una molecola che per le proprie caratteristiche rende fluorescente l’anticorpo messo in contatto con l’antigene. L’enzima, invece, sfrutta un meccanismo diverso, in quanto non è esso stesso fluorescente: aggiungendo particolari molecole si renderà la reazione visibile, in quanto l’enzima le scinderà in prodotti che resistuiscono un effetto luminoso. Nella metodica indiretta oltre all’anticorpo primario si applica un anticorpo secondario, in grado di legare il primo. L’anticorpo secondario, inoltre, legherà con sé la sostanza colorata, consentendo la reazione luminosa, che sarà più intensa.

An infographic that walks though how immunohistochemistry works as a technique to detect cancer.
Metodo indiretto. Fonte: 

Anatomia patologica

Le applicazioni in medicina dell’Immunoistochimica includono sicuramente il campo dell’anatomia patologica. Questa disciplina si occupa della diagnosi delle malattie umane attraverso l’esame morfologico e molecolare degli organi, dei tessuti e delle singole cellule. Spesso si pensa che l’esame istologico sia completo ed esaustivo ma in realtà, per scegliere la terapia più corretta, è necessario conoscere le caratteristiche molecolari e biologiche della neoplasia. Ad esempio, esistono dei marker utili a valutare la frazione di proliferazione cellulare, quindi la rapidità di crescita del tumore, come il Ki67. Questo marcatore si utilizza per la gestione dei tumori alla mammella, per esempio per scegliere se trattare il paziente con terapie conservative oppure con metodi più aggressivi come la chemioterapia. Un altro esempio è costituito dai tumori del polmone: un tempo essi venivano classificati, sulla base della loro morfologia, in tumori a piccole e grandi cellule. L’immunoistochimica ha successivamente consentito di distinguere vari sottotipi (carcinoma squamoso, adenocarcinoma) e soprattutto di elaborare terapie personalizzate per il paziente sulla base delle mutazioni riscontrate.

Carcinoma lobulare invasivo della mammella | MyPathologyReport.ca
La biopsia del nodulo alla mammella consente di prelevare parte di tessuto sano e di tessuto anomalo, per eseguire le analisi necessarie. Fonte:

Malattie infettive

L’immunoistochimica può essere utilizzata anche per la diagnosi di malattie infettive su campioni di tessuto. Ciò consente di accelerare le decisioni terapeutiche per la cura dei pazienti, soprattutto quando i microrganismi sono difficili da rilevare con le metodiche standard o quando l’esame colturale richiede molto tempo. La molecola target potrebbe essere un antigene espresso da un agente patogeno, come il Papillomavirus (HPV), un virus che si trasmette prevalentemente per via sessuale e che può determinare lo sviluppo di un tumore della cervice uterina. Allo stesso modo, tali anticorpi monoclonali possono essere diretti contro il DNA o l’RNA di un virus (epatite B e C) o di un batterio. Queste metodiche risultano particolarmente utili quando i microrganismi sono presenti in numero ridotto oppure non sono coltivabili con le classiche metodiche di microbiologia.

HPV Antibody (BSB-66) - Bio SB
Esempio di immunoistochimica su cellule della cervice uterina infettate da HPV. Fonte:

Bibliografia

                                                                                                                                                                                                                        Alessandra Napoli

Dagli studenti per gli studenti: il recettore HER-2 e il suo ruolo nei tumori

Il recettore HER-2 (Human Epidermal Growth Factor Receptor 2) è un recettore transmembrana che fa parte della famiglia dei recettori epidermici dei fattori di crescita, dunque svolge un ruolo importante nella regolazione della crescita e divisione cellulare. In alcuni tumori è stato osservato che il gene che codifica per HER-2 è presente in più di due copie (iperprodotto), ne risulta che il recettore stesso sarà iperespresso. Questi tumori sono HER-2 positivi.

  1. HER-2: cos’è
  2. Tecniche diagnostiche
  3. Target therapy 
  4. Conclusioni

HER-2: cos’è

HER-2 (Human Epidermal Growth Factor Receptor 2) è un recettore tirosin-chinasico appartenente alla famiglia dei recettori HER/ErbB (Human Epidermal Growth Factor Receptor). Questa famiglia recettoriale è formata da EGFR, HER-2, ErbB3 e ErbB4.  HER-2 è definito “orfano”, vale a dire che non ha ligandi naturali conosciuti, infatti funziona come partner preferenziale di dimerizzazione per gli altri tre recettori.

Un’amplificazione del gene di HER-2 è stata vista in circa il 15-20% dei tumori alla mammella, negli adenocarcinomi dell’ovaio, del polmone e dello stomaco, ragion per cui ad oggi HER-2 rappresenta un importante target per le terapie tumorali. Nelle cellule tumorali, l’elevata espressione di HER-2 favorisce la dimerizzazione tra due recettori uguali HER-2 (omodimeri), stimolando maggiormente la cellula a riprodursi e dividersi in maniera incontrollata. HER-2 viene considerato un marker prognostico negativo, ossia correlato a una prognosi infausta (con minor aspettativa di vita). L’identificazione dell’iperespressione di HER-2  avviene tramite FISH (ibridazione in situ fluorescente) o immunoistochimica.

Tecniche diagnostiche

Cercare di costruire un profilo immunofenotipico di una neoplasia è un processo fondamentale per usufruire delle terapie mirate. L’immunofenotipo è l’insieme dei marcatori espressi da un determinato tipo cellulare ed è la risultante del fenotipo delle cellule d’origine e di quello modificato della cellula neoplastica.

Basandoci su questo, per identificare un carcinoma mammario HER-2 positivo, si utilizzano soprattutto due metodiche:

  • ibridazione fluorescente in situ (FISH), una metodica ampiamente utilizzata in campo diagnostico per l’identificazione di anomalie genetiche associate a tumori o malattie genetiche. Si basa sull’ibridazione di una sonda di DNA fluorescente (marcata con un fluorocromo) con una sequenza di DNA specifica all’interno del campione biologico.
  • immunoistochimica, una metodica volta allo studio di antigeni cellulari e tissutali individuati in dei campioni sfruttando la specificità della reazione antigene-anticorpo. L’anticorpo è in grado di legarsi a una porzione specifica dell’antigene, l’epitopo. Per amplificare il segnale, si ricorre all’utilizzo di un anticorpo secondario (che riconosce e si lega al primario) marcato con un composto colorante o fluorescente.

Una tappa importante è quella del controllo positivo, ossia l’identificazione e quantificazione dell’espressione di HER-2 in linee cellulari che fisiologicamente lo esprimono a livelli elevati come la linea SK-BR-3. Questo controllo è fondamentale per valutare l’attendibilità e adeguatezza del test.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons

Target therapy

La target therapy è una terapia a bersaglio che sfrutta una caratteristica del tumore per rallentarne o bloccarne la crescita. A tal fine spesso vengono utilizzati anticorpi monoclonali.

Nel caso dei tumori HER-2 positivi, i farmaci utilizzati bloccano HER-2 così che non possa più ricevere continui segnali di crescita e divisione fino a fermare o rallentare, in condizioni appropriate, la proliferazione tumorale. Utilizzando la target therapy si riduce al minimo il rischio di danneggiare anche le cellule sane, cosa che avviene con la chemioterapia.

Gli anticorpi monoclonali sono fatti in laboratorio e diretti contro un solo antigene. Funzionano come gli anticorpi prodotti naturalmente dal nostro corpo e costituiscono una delle classi principali di farmaci antitumorali.

Il trattamento principale per i carcinomi mammari HER-2 positivi si basa sull’utilizzo del trastuzumab, un anticorpo monoclonale utilizzato per il trattamento di carcinomi avanzati, recidivanti e diffusi. Questo farmaco è spesso accostato alla chemioterapia per aumentare l’efficacia del trattamento. In circa il 30-55% dei tumori HER-2 positivi, si sono viste metastasi al cervello, questione che ad oggi rappresenta una delle sfide terapeutiche più grandi, insieme al problema della resistenza ai farmaci.

https://pubs.rsc.org/en/Content/Image/GA/C8CC08769E

 

 

Conclusioni

I tumori HER-2 positivi con i recenti sviluppi farmaceutici possono essere trattati con una terapia mirata. La sfida è riuscire a trovare nuovi bersagli molecolari per il trattamento di qualsiasi tipo di tumore per poter attuare una terapia mirata che punti alla riduzione degli effetti collaterali dovuti alla chemioterapia. Negli ultimi due decenni sono stati fatti molti progressi in campo terapeutico, infatti ad oggi il tasso di sopravvivenza si è alzato. Ciò non rappresenta comunque una linea d’arrivo, infatti molti nuovi farmaci ad oggi sono in via sperimentale con l’obiettivo di sviluppare nuove terapie efficaci.

 

 

Francesca Aramnejad

 

Per approfondire:

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27221828/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30667505/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16866851/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32112814/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34534820/

https://www.airc.it/news/trastuzumab-molecola-cura-tumore-seno-0919

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5665029/

https://www.nature.com/articles/s41523-021-00265-1