Le attuali strategie terapeutiche contro le metastasi cerebrali (MC) non modificano in modo significativo l'andamento della malattia e la sopravvivenza a 2 anni è inferiore al 10%. I protocolli di trattamento disponibili risultano efficaci nei confronti dei tumori solidi disseminati, ma stanno comportando un incremento paradosso delle recidive a livello del sistema nervoso centrale. Le MC costituiscono quindi una sfida rilevante a livello sociale, rappresentando la problematica clinica più rilevante nei pazienti oncologici con malattia sistemica sotto controllo. A livello cerebrale, la terapia con checkpoint inhibitors (CI) può non essere sufficiente per superare l'immunosoppressione locale presente a livello del microambiente tumorale, come evidenziato dai limitati benefici clinici in caso di metastasi sintomatiche; questo riscontro è probabilmente dovuto alla ridotta concentrazione di linfociti T e alla limitata capacità di penetrazione degli agenti immunoterapici nel sistema nervoso centrale rispetto agli altri organi. Quindi, la nostra ipotesi è che, rimuovere l'immunosoppressione locale sia un pre-requisito indispensabile per ottenere il massimo beneficio possibile dall'utilizzo dell'immunoterapia nel trattamento delle MC. Obiettivo 1: caratterizzeremo mediante analisi trascrittomica (single cell e bulky) e imaging multispettrale con risoluzione spaziale, una serie di coorti di MC comprendenti pazienti trattati con CI, per definire con un approccio olistico gli elementi del microambiente tumorale responsabili dell'immunosoppressione locale e/o della resistenza alla terapia con CI. Obiettivo 2: sfrutteremo un trial di fase II volto a valutare l'efficacia di un inibitore di STAT3 in pazienti con MC, modelli preclinici e colture organotipiche derivate da pazienti (METPlatform), per esplorare le conseguenze funzionali e molecolari del targeting di STAT3 e/o di altri candidati recentemente identificati, sulla (1) progressione della MC e sulla (2) resistenza alla terapia con CI. Queste analisi saranno integrate dalla valutazione longitudinale di biomarcatori mediante biopsia liquida con biosensori di nuova generazione, con l'obiettivo di renderli disponibili in uno strumento portatile disponibile presso il point-of-care. Obiettivo 3: grazie ai dataset generati nell'ambito dei due precedenti obiettivi, delineeremo l'impatto globale delle immunoterapie nelle MC umane, identificando nuovi meccanismi responsabili dell'immunosoppressione locale e definendo meccanismi di resistenza terapeutica, che potranno essere esplorati in studi clinici appositamente progettati.