Biosensori ultrasensibili individuano il cancro attraverso l'esame del sangue
Il cancro del colon rettale è il secondo cancro più comune in Europa per quanto riguarda incidenza e mortalità. Anche se un’individuazione precoce migliora notevolmente l’esito, l’esecuzione dello screening nella popolazione più ampia è bassa a causa della natura invasiva della colonscopia. Per facilitare una diagnosi immediata del cancro, il progetto ULTRAPLACAD, finanziato dall’UE, ha sviluppato una piattaforma in vitro per l’individuazione di biomarcatori di acidi nucleici e proteine del cancro circolanti nel sangue. «L’idea era quella di migliorare la sensibilità di individuazione dei biomarcatori di 1 000 volte, tagliare di quattro volte il costo e ridurre a 1 ora il tempo dell’analisi», spiega il prof. Giuseppe Spoto, coordinatore del progetto, dell’Università di Catania, in Italia. Il team del progetto ha coinvolto 13 partner in tutta Europa con competenze interdisciplinari, inclusi pionieri nel campo della risonanza plasmonica di superficie. Tecnologie innovative Il dispositivo ULTRAPLACAD è stato progettato per integrare un circuito microfluidico con chip funzionalizzati con nanostrutture. Unisce imaging di risonanza plasmonica di superficie potenziato con nanostrutture (NESPRI) e imaging a spettroscopia di fluorescenza potenziato con plasmoni (PEFSI). Queste due innovative tecnologie di rilevamento forniscono un’individuazione ultrasensibile e riducono il bisogno di modifiche chimiche al campione. Progettazione del chip, architettura della superficie e funzionalizzazione chimica delle nanostrutture facilitano la misurazione simultanea di molti marcatori. Per l’individuazione efficiente dell’acido nucleico, come per esempio mutazioni Ras e miRNA, sono state sintetizzate sonde specifiche. I chip monouso vengono prodotti in serie attraverso un procedimento di fabbricazione automatizzato, che fa abbassare il costo dell’esame. Tradizionalmente, l’individuazione di piccolissime quantità di DNA rilasciate nei fluidi corporei dalle cellule tumorali necessita di una fase di pre-amplificazione con la reazione a catena della polimerasi. La novità di ULTRAPLACAD è rappresentata dagli esami di individuazione che non necessitano dell’amplificazione enzimatica del DNA nelle biopsie liquide, evitando così potenziali errori. Un lettore bimodale per le tecnologie NESPRI e PEFSI rende unico il dispositivo di ULTRAPLACAD e migliora ancora di più il complessivo processo di individuazione. Come sottolinea il dott. Spoto «il principale vantaggio del dispositivo è che può individuare sia gli acidi nucleici che le proteine usando un singolo strumento che funziona con chip monouso». Il prototipo di ULTRAPLACAD è stato convalidato usando modelli animali e campioni provenienti da pazienti colpiti da cancro colorettale. I risultati dimostrano che la sensibilità del dispositivo è superiore a quella delle convenzionali piattaforme di individuazione e che l’intero esame è più veloce e più semplice da realizzare. Il futuro di ULTRAPLACAD Senza dubbio, l’individuazione combinata di sequenze di DNA del cancro e di autoanticorpi tumorali selezionati fornisce un approccio efficace per l’individuazione del cancro. ULTRAPLACAD offre una piattaforma unica che è in grado di individuare sia il DNA che le proteine biomarcatori del cancro, semplificando il processo di diagnosi e le ulteriori visite del paziente. Considerando le limitazioni delle attuali scelte nello screening del cancro colorettale, ULTRAPLACAD offre una soluzione alternativa non-invasiva per soggetti asintomatici a medio rischio. In quanto tale, ridurrà il numero di procedure invasive, taglierà i costi dell’assistenza sanitaria, e migliorerà la collaborazione e la gestione dei pazienti. Anche se la piattaforma è stata specificamente fabbricata per la diagnosi precoce e la prognosi del cancro colorettale, la sua applicazione può essere estesa ad altri tipi di cancro. Nel lungo periodo, ci si aspetta che determini l’eterogeneità molecolare dei singoli tumori, aiutando la stratificazione della malattia e la terapia personalizzata. Guardando al futuro, il prof. Spoto immagina che «il dispositivo ULTRAPLACAD contribuirà a rivoluzionare la diagnosi molecolare del cancro e a fare la differenza nella cura del cancro».
Parole chiave
ULTRAPLACAD, biomarcatore, cancro colorettale, DNA, autoanticorpi tumorali, imaging di risonanza plasmonica di superficie potenziato con nanostrutture (NESPRI), imaging a spettroscopia di fluorescenza potenziato con plasmoni (PEFSI)
