Sviluppo di un dispositivo medico basato su Next Generation Sequencing per determinare l'Homologous Recombination Deficiency in tumori all'ovaio

This thesis is centered around the development of a medical device based on Next Generation Sequencing (NGS) to determine Homologous Recombination Deficiency (HRD) in ovarian tumors. HRD is a condition characterized by the malfunction of the Homologous Recombination Repair (HRR) system, a critical mechanism for repairing double-strand breaks in DNA. This condition is prevalent in several types of cancers, including High-Grade Serous Ovarian Cancer (HGSOC), Triple-Negative Breast Cancer (TNBC), Pancreatic Ductal Adenocarcinoma (PDAC), and prostate cancer. The HRD phenotype in these cancers correlates with an increased sensitivity to Poly (ADP-ribose) polymerase inhibitors (PARPi), making HRD testing crucial for identifying patients who may benefit from PARP inhibitor therapies. Current HRD detection kits and tests are expensive and much research focus is on developing kits at a more accessible price. However, HRD detection kits require ovarian cancer biopsy which is invasive for the patient. Thus, a kit for HRD detection based on the analysis of cell-free DNA (cfDNA), is of great interest to improve the accessibility of the diagnosis and for monitoring patients’ health status. In this respect, the thesis presents contributions for two HRD detection kits, one based on tumor tissue analysis and one based on cfDNA analysis. This thesis primarily aims to: (i) provide a comprehensive reviewof existing research on HRD and cfDNA, detailing the characteristics of existing diagnostic tests, and (ii) evaluate the extraction efficiency of various commercial cfDNA kits to identify the most effective one. The majority of the research was conducted at AB ANALITICA S.R.L., contributing to a project focused on creating an early diagnosis kit for hepatocarcinoma using cfDNA analysis. Our results served as a preliminary, but promising, research to develop an efficient kit for HRD diagnosis through DNA from tumor tissues and from liquid biopsies.

Questa tesi è incentra sullo sviluppo di un dispositivo medico basato sul Next Generation Sequencing (NGS) per determinare l'Homologous Recombination Deficiency (HRD) nei tumori all'ovaio. L'HRD è una condizione caratterizzata dal malfunzionamento del sistema di riparazione mediante ricombinazione omologa (HRR), un meccanismo fondamentale per riparare le rotture a doppio filamento nel DNA. Questa condizione è prevalente in diversi tipi di cancro, tra cui, High-Grade Serous Ovarian Cancer (HGSOC), Triple-Negative Breast Cancer (TNBC), Pancreatic Ductal Adenocarcinoma (PDAC), e il cancro alla prostata. Il fenotipo dell'HRD in questi cancri è correlato a una sensibilità aumentata agli inibitori della Poly (ADP-ribose) polymerase (PARPi), ciò rende la diagnosi dell'HRD cruciale per identificare quei pazienti che possono beneficiare dalle terapie con gli inibitori di PARP. Gli attuali kit e test di diagnosi dell'HRD sono molto costosi e gran parte del focus di ricerca è nello sviluppo di kit a un prezzo più accessibile. Comunque, I kit di diagnosi dell'HRD richiedono una biopsia del cancro all'ovaio che è invasiva per il paziente. Per cui, un kit di diagnosi dell'HRD basato sull'analisi del cell-free DNA (cfDNA) è molto interessante per migliorare l'accessibilità della diagnosi e per monitorare lo stato di salute del paziente. A questo proposito, la tesi presenta contributi per due kit di rilevamento HRD, uno basato sull'analisi del tessuto tumorale e uno basato sull'analisi del cfDNA. Questa tesi si propone principalmente di: (i) fornire una revisione completa della ricerca esistente su HRD e cfDNA, dettagliando le caratteristiche dei test diagnostici esistenti, e (ii) valutare l'efficienza di estrazione di vari kit cfDNA commerciali per identificare quello più efficace. La maggior parte della ricerca è stata condotta presso AB ANALITICA S.R.L., contribuendo a un progetto incentrato sulla creazione di un kit di diagnosi precoce per l'epatocarcinoma utilizzando l'analisi del cfDNA. I nostri risultati sono serviti come ricerca preliminare, ma promettente, per sviluppare un kit efficiente per la diagnosi dell'HRD attraverso l'analisi del DNA da tessuti tumorali e da biopsie liquide.