VALIDATION OF ARTIFICIAL EPIGENETIC SILENCER TO REDUCE GLIOBLASTOMA IN IMMUNOCOMPETENT MOUSE MODEL

Il glioblastoma (GBM) è il tumore cerebrale più aggressivo ed è tuttora associato a una prognosi estremamente sfavorevole, nonostante il trattamento multimodale che include chirurgia, radioterapia e chemioterapia. La limitata efficacia delle terapie attualmente disponibili riflette alcune delle caratteristiche più distintive di questa neoplasia, tra cui la marcata eterogeneità inter- e intra-tumorale, il pattern di crescita altamente infiltrativo e la forte influenza del microambiente tumorale. In particolare, la diffusione delle cellule di GBM nel parenchima cerebrale circostante impedisce una completa eradicazione chirurgica e rappresenta uno dei principali motivi della recidiva. Allo stesso tempo, la complessità del microambiente tumorale, inclusa la sua componente immunitaria, rende necessario disporre di modelli preclinici adeguati alla valutazione di nuove strategie terapeutiche. In questo contesto, questo progetto di dottorato ha affrontato due aspetti strettamente connessi alla biologia e al trattamento del GBM. In primo luogo, ha indagato la capacità di diverse popolazioni neurali di dare origine al tumore, con l’obiettivo di esplorare la questione, tuttora irrisolta, della cellula di origine del GBM. Si è tentato di generare modelli murini geneticamente ingegnerizzati (GEMMs) inducendo alterazioni oncogeniche in differenti popolazioni neurali adulte in vivo. Sebbene questa strategia fosse stata concepita per fornire una piattaforma fisiologicamente rilevante per lo studio dell’iniziazione tumorale, la generazione di GEMMs riproducibili si è rivelata particolarmente complessa ed è rimasta, entro i tempi del progetto, inconclusiva. In secondo luogo, questo lavoro ha valutato il potenziale terapeutico di SES (SOX2 Epigenetic Silencer), uno strumento artificiale di regolazione genica progettato per reprimere il programma trascrizionale di SOX2. In questo studio, SES è stato testato in modelli immunocompetenti di GBM, al fine di preservare la complessità delle interazioni tra tumore e sistema immunitario e di valutare non solo l’impatto sulla crescita tumorale, ma anche la risposta immunitaria associata al trattamento. Poiché il piano iniziale di condurre questi studi nei GEMMs non è risultato realizzabile nei tempi previsti, il progetto è stato reindirizzato verso un modello murino singenico di GBM, che ha fornito un sistema complementare per la valutazione terapeutica in vivo. Nel complesso, questo progetto di dottorato ha combinato lo studio dei determinanti biologici dell’origine del GBM con la valutazione preclinica di un’innovativa strategia terapeutica epigenetica, in un contesto immunocompetente. Attraverso l’analisi sia dei meccanismi alla base dell’origine tumorale sia dell’attività antitumorale di SES, questo lavoro si propone di contribuire allo sviluppo di approcci più efficaci per il controllo della recidiva del GBM.

Glioblastoma (GBM) is the most aggressive primary brain tumor in adults and remains associated with extremely poor prognosis despite multimodal treatment, including surgery, radiotherapy, and chemotherapy. The limited efficacy of current therapies reflects key features of this malignancy, including marked inter- and intra-tumoral heterogeneity, highly infiltrative growth, and the strong influence of the tumor microenvironment on disease progression and therapeutic response. In particular, the diffuse infiltration of GBM cells into the surrounding brain parenchyma limits complete surgical resection and represents a major determinant of recurrence. At the same time, the complexity of the tumor microenvironment, including its immune component, highlights the need for preclinical models suitable for evaluating novel therapeutic strategies. Within this context, the present PhD project addressed two closely connected aspects of GBM biology and therapy. First, it investigated the tumor-initiating capacity of different neural cell populations, with the aim of exploring the still unresolved question of the cell of origin of GBM. Since the cellular context in which transformation occurs may shape tumor phenotype, and treatment response, we attempted to generate genetically engineered mouse models (GEMMs) by inducing oncogenic alterations in distinct adult neural populations in vivo. Although this strategy was designed to provide a physiologically relevant platform to study tumor initiation, the generation of reproducible GEMMs proved highly challenging and ultimately remained inconclusive within the timeframe of the project. Second, this work evaluated the therapeutic potential of SOX2 Epigenetic Silencer (SES), an epigentic tool designed to repress the SOX2 oncogenic transcriptional program. Here, SES was tested in immunocompetent GBM-bearing mice in order to preserve the complexity of tumor–immune interactions and assess not only its impact on tumor growth, but also the associated immune response. Because the original plan to perform these studies in newly generated GEMMs was not technically achievable, the project was redirected toward a syngeneic murine GBM model, which provided a robust and complementary system for in vivo therapeutic evaluation. Overall, this PhD project combined the study of GBM initiation with the preclinical assessment of an innovative epigenetic therapeutic strategy in immunocompetent settings. By investigating both the biological determinants of tumor onset and the antitumor activity of SES, this work aimed to contribute to the development of more effective approaches for the control of GBM recurrence.