Sviluppo di una pipeline RNA-seq su biopsia liquida per il monitoraggio non invasivo della risposta immunitaria: uno studio su pazienti con tumori solidi a seguito della vaccinazione anti-COVID-19.

Abstract

I pazienti sottoposti a chemioterapia citotossica per tumori solidi mostrano risposte anticorpali meno robuste e meno durature dopo la vaccinazione anti-COVID-19 rispetto ai soggetti immunocompetenti, ma i meccanismi molecolari alla base di questa ridotta immunogenicità non sono ancora ben compresi. Questa tesi presenta un'analisi traslazionale della risposta immunitaria precoce a una dose booster di vaccino a mRNA in tale popolazione. Sono stati raccolti campioni di sangue da dieci pazienti in chemioterapia e ventidue controlli sani in tre momenti temporali, che coprono la finestra della risposta innata acuta e adattativa precoce. È stata sviluppata una pipeline computazionale dedicata per elaborare dati di sequenziamento dell'RNA a basso input, dalle letture grezze alla modellizzazione longitudinale, con un quadro statistico in grado di tenere conto dell'eterogeneità clinica della coorte. La caratteristica più rilevante che distingueva i due gruppi è stata un programma eritroide persistente, aumentato nei pazienti e mantenuto in tutti e tre i momenti temporali. Il segnale presentava le firme trascrizionali di una popolazione eritroide immunosoppressiva, sebbene un'espansione di tali cellule non abbia potuto essere dimostrata direttamente né abbia raggiunto la significatività statistica. La risposta interferonica acuta è apparsa ridotta in intensità nei pazienti, sebbene tale attenuazione non raggiungesse la soglia di una traiettoria formalmente divergente tra i gruppi. Una possibile interpretazione è che un compartimento eritroide immunosoppressivo espanso limiti la risposta interferonica precoce da cui dipende una risposta anticorpale duratura. Ciò viene proposto come ipotesi, coerente con i dati e con le conoscenze biologiche consolidate, non come una catena causale dimostrata. Il lavoro fornisce quindi un'ipotesi meccanicistica verificabile e una piattaforma minimamente invasiva per il monitoraggio immunitario seriale.

Patients on cytotoxic chemotherapy for solid tumours show less robust and less durable antibody responses after COVID-19 vaccination than immunocompetent people, yet the molecular mechanisms underlying this impaired immunogenicity are not well understood. This thesis presents a translational analysis of the early immune response to a COVID-19 mRNA booster in this population. Blood samples were collected from ten patients undergoing chemotherapy and twenty-two healthy controls at three timepoints, spanning the acute innate and early adaptive window of the vaccine response. A dedicated computational pipeline was developed to process low-input RNA-sequencing data from raw reads through to longitudinal modelling, with a statistical framework able to accommodate the cohort's clinical heterogeneity. The most prominent feature separating the two groups was a persistent erythroid programme, elevated in the patients and sustained across all three timepoints. The signal carried the transcriptional signatures of an immunosuppressive erythroid population, although an expansion of these cells could not be directly demonstrated and did not reach statistical significance. The acute interferon response appeared reduced in magnitude in the patients, though this attenuation did not reach the threshold of a formally divergent trajectory between the groups. One possible interpretation is that an expanded immunosuppressive erythroid compartment may constrain the early interferon response on which a durable antibody response depends. This is advanced as a hypothesis, consistent with the data and with established biology, rather than a demonstrated causal chain. The work therefore delivers a testable mechanistic hypothesis and a minimally invasive platform for serial immune monitoring.