Nuova tomografia laser per un rilevamento non-invasivo precoce di carcinomi e malattie oculari
Ogni anno circa 1,3 milioni di europei muoiono a causa del cancro secondo Eurostat. Inoltre, si prevede che un europeo su 30 sviluppi perdita della vista. Entrambe le condizioni ovviamente hanno un notevole impatto negativo sulla salute dei soggetti interessati ma rappresentano anche un grave fardello per l’infrastruttura sanitaria dell’Europa. Attraverso il progetto LASER-HISTO supportato dall’UE, l’azienda tedesca ad alta tecnologia www.jenlab.de (JenLab) è l’unica azienda al mondo ad aver fabbricato e testato un dispositivo diagnostico non-invasivo, basato sulla radiazione laser al femtosecondo, che rende possibili biopsie virtuali di pelle e occhio. Diagnosi precoce immediata Il dispositivo di LASER-HISTO, un nuovo tipo di tomografo, produce immagini con risoluzione ultra-elevata dalle cellule all’interno di pelle e cornea. Fa questo mediante rapido sezionamento ottico basato sulla tecnologia laser al femtosecondo nel vicino infrarosso. Questo approccio utilizza due fotoni a bassa energia per stimolare la fluorescenza in profondità nel tessuto, invece del più convenzionale impiego di un fotone ad alta energia proveniente da laser a impulso lungo, portando a una minore penetrazione della luce. Nei tomografi clinici, si utilizzano 80 milioni di impulsi laser estremamente brevi al secondo, con una potenza media di 20 milliwatt e con un tempo di permanenza del fascio di microsecondi per voxel di tessuto. Si è calcolato che il potenziale danno al DNA è simile a un’esposizione di 15 minuti alla luce UV solare. Visto che questi tomografi rendono possibile microscopia ad autofluorescenza a risoluzione elevata, microscopia RAMAN, microscopia con misura del tempo di vita media di fluorescenza (FLIM) e microscopia a generazione di seconda armonica (SHG), i pazienti non dovranno più fornire sezioni colorate di tessuto portando ad assenza di dolore, niente cicatrici e minore tempo di attesa. A parte il rendere possibili dati morfologici 3D con risoluzione inferiore al micron, l’immaginografia fornisce anche informazioni su metabolismo e sostanze chimiche interne al tessuto, che fungono da fondamentali indizi per i medici nell’individuare le malattie prima che queste siano visibili. Un’altra caratteristica chiave della tecnologia è che mediante l’utilizzo di biomarcatori endogeni, essa mostra ogni tessuto senza la necessità di un marcatore applicato esternamente. Questo approccio sfrutta il fatto che le nostre cellule forniscono deboli segnali luminosi se esposte a una luce laser al femtosecondo nel vicino infrarosso, che possono essere misurati mediante conteggio a singolo fotone (SPC) e usati per calcolare la durata del tempo di vita di fluorescenza per pixel. I tempi di vita di fluorescenza delle cellule tumorali e delle cellule colpite da infiammazione sono differenti rispetto a quelli delle cellule sane. Come riassume il coordinatore del progetto, il dott. Karsten König, «Abbiamo raggiunto il nostro obiettivo di effettuare una diagnostica di pelle e occhio senza bisturi, senza marcatura e con un risultato nel giro di alcuni minuti. Per mettere le cose nella giusta prospettiva, l’attuale diagnosi del cancro alla pelle in Europa, usando biopsie della pelle, microscopi ed esperti in dermatologia patologica richiede circa una settimana». Dall’anti-invecchiamento agli astronauti Il tomografo multi fotone promette molte altre opportunità. Il dott. König menziona l’obiettivo di testare l’efficacia dei prodotti anti-invecchiamento, misurando il rapporto elastina/collagene e il metabolismo delle cellule, allo stesso tempo. Inoltre menziona che si potrebbero anche effettuare controlli di qualità della cornea umana prima di un trapianto, prima di spingersi, letteralmente, molto più lontano. «Un sogno è quello di fornire tomografi multi fotone ultracompatti per gli astronauti in viaggio verso Marte», aggiunge. «I nostri recenti studi su tre astronauti hanno dimostrato un inatteso assottigliamento della pelle dopo aver lavorato per sei mesi nel laboratorio spaziale internazionale, quindi potremmo monitorare questo fenomeno». Tornando sulla Terra, più avanti nel corso di quest’anno verranno condotti studi clinici sul rilevamento del cancro alla pelle di LASER-HISTO, in ospedali in California e Germania. Il team sta lavorando in vista dell’approvazione medica entro la fine del 2019, mentre l’inizio della produzione è pianificato nel 2020.
Parole chiave
LASER-HISTO, biopsia, cancro, malattia dell’occhio, tomografo, pelle, cellule, cornea, risoluzione elevata, diagnosi, fotone
