Un dispositivo per analisi decentrate per la diagnosi precoce del cancro
Considerando che l’individuazione precoce del cancro è fondamentale per la sopravvivenza, c’è una necessità incalzante di strumenti che facilitino i programmi di screening preventivo. I microRNA comprendono una classe di piccoli RNA non codificanti che vengono deregolamentati in molte malattie umane, tra cui il cancro, il diabete, il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson. Di conseguenza, i microRNA possono servire essenzialmente da biomarcatori per una diagnosi precoce della malattia. Il progetto SAPHELY, finanziato dall’UE, si è concentrato sullo sviluppo di un dispositivo portatile per analisi decentrate in grado di rilevare microRNA specifici per il cancro. «Il nostro obiettivo era riuscire a rilevare il cancro in modo rapido e ultra-sensibile attraverso l’analisi di alcune gocce di sangue del paziente», spiega il dott. Jaime García-Rupérez, coordinatore del progetto. Una concezione innovativa e sensibile I ricercatori hanno usato la tecnologia nanofotonica per sviluppare gli elementi di rilevamento per la cartuccia di analisi di SAPHELY. Per riconoscere oligonucleotidi a breve sequenza con elevata sensibilità, hanno lavorato sull’uso di sonde molecolari di segnalazione attaccate a nanoparticelle. La superficie del sensore ha rilevato lo spostamento di nanoparticelle durante l’ibridazione dei microRNA bersaglio verso la sonda. L’uso del cambiamento di conformazione delle sonde molecolari di segnalazione come meccanismo aggiuntivo per modulare la risposta di rilevamento è una delle principali innovazioni della concezione di SAPHELY, che può essere utilizzato per aumentare la sensibilità del sensore. Il dispositivo per analisi decentrate di SAPHELY include anche i passaggi necessari per estrarre i microRNA bersaglio dal campione di sangue del paziente prima di poterli rilevare con il chip di rilevamento nanofotonico. «Il vantaggio dell’approccio di SAPHELY è che evita l’uso di complessi metodi di amplificazione basati sulla PCR o processi di etichettatura, che sono difficili da attuare su chip», continua il dott. García-Rupérez. Inoltre, la cartuccia viene automaticamente azionata e interrogata usando un dispositivo di lettura da banco compatto, superando l’uso di apparecchiature costose, ingombranti e pesanti. Concentrandosi sul cancro al seno, alla prostata, ai polmoni e al colon-retto, i ricercatori di SAPHELY sono riusciti a definire pannelli ridotti di biomarcatori microRNA per queste tipologie di cancro, raggiungendo precisioni diagnostiche superiori al 90 %. Il futuro di SAPHELY Finora la tecnologia di SAPHELY ha raggiunto un formato quasi commerciale, con la fabbricazione dei chip fotonici e della cartuccia in formati compatibili per la produzione di massa. Sono stati sviluppati in modo ottimale i passi necessari per l’analisi dei dati e una piattaforma compatta per il funzionamento automatico. Il dispositivo per analisi decentrate avrà un costo contenuto, contribuendo in modo significativo all’attuazione di programmi di screening di massa. I ricercatori hanno dovuto affrontare diverse difficoltà tecniche associate alla natura complessa dei campioni di sangue, che porta a interferenze non specifiche. Il prototipo del dispositivo non ha ancora raggiunto la sensibilità necessaria per rilevare le concentrazioni estremamente ridotte di microRNA biomarcatori nel sangue. Sebbene la valutazione clinica della tecnologia debba ancora essere completata, i partner di SAPHELY si sono assicurati la produzione a basso costo del dispositivo per le analisi decentrate e sperano di sviluppare il prototipo in un prodotto reale una volta ottimizzate le prestazioni delle analisi. Il dottor García-Rupérez è fiducioso: «Il dispositivo di SAPHELY avrà un forte impatto sulla diagnosi e sulla gestione clinica del cancro, riducendo anche i costi delle cure e aumentando i tassi di sopravvivenza». Inoltre, la piattaforma può essere applicata ad altri campi in cui è richiesta la rilevazione di determinate sostanze, come il monitoraggio ambientale, il controllo degli alimenti o la sicurezza chimica/biologica.
Parole chiave
SAPHELY, cancro, microRNA, analisi decentrate, biomarcatori, cartuccia, nanofotonica, sonda molecolare di segnalazione
