Un sensore innovativo per gli esosomi ricavati dal cancro
Gli esosomi sono vescicole legate alla membrana di dimensioni fino a 150 nm secreti dalle cellule che contengono diverse biomolecole e circolano nei fluidi corporei quali saliva, urina e sangue. È emerso da risultati recenti che gli esosomi potrebbero fungere da biomarcatori non invasivi per la diagnosi del cancro. Tuttavia, la determinazione quantitativa degli esosomi nella diagnosi clinica rappresenta una sfida notevole.
Un biosensore innovativo
Intrapreso con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie, il progetto ExoSensor ha sviluppato un biosensore esosomiale adatto alla diagnosi di analisi decentrate (POCT, Point-Of-Care Testing) per il cancro al pancreas. «Il sensore è stato concepito per offrire una tecnologia universale per la diagnosi clinica del cancro tramite la misurazione degli esosomi in circolazione», spiega la capogruppo Khuloud Al-Jamal. La tecnologia si basa sugli aptameri, piccoli oligonucleotidi conosciuti per legarsi alle molecole bersaglio in modo altamente selettivo. In una prima fase, gli esosomi vengono isolati dai diversi fluidi corporei e coniugati in gocce. In seguito, gli aptameri della biotina si legano ai marcatori di superficie degli esosomi tra cui CD63 della tetraspanina. Questi sono rilevati tramite un aptamero secondario della streptavidina legato all’enzima perossidasi di rafano (HRP, Horseradish Peroxidase). Il sensore rileva la conversione della dopamina del substrato HRP incolore in polidopamina che emette un colore marrone. Il segnale colorato prodotto in dieci minuti è proporzionale al marcatore superficiale dell’esosoma e quindi alla quantità di esosomi. Il biosensore è stato impiegato con successo per rilevare gli esosomi ricavati dal cancro al seno intervenendo sul recettore 2 per il fattore di crescita epidermico umano (HER2) del biomarcatore esosomiale. È stato usato anche per rilevare gli esosomi ricavati dal cancro al pancreas intervenendo sull’integrina alfa-v beta-6, un nuovo potenziale biomarcatore per la diagnosi del cancro al pancreas.
Benefici e prospettive future
Ad oggi, gli esosomi sono stati rilevati tramite metodi tradizionali quali la citometria a flusso, il Western blot e l’analisi per il monitoraggio delle nanoparticelle. Tuttavia, questi metodi richiedono apparecchiature specializzate e un software complesso o costoso, impedendo un loro utilizzo diffuso negli ambienti delle POCT. Il progetto ExoSensor ha sviluppato un metodo rapido ed economico per il rilevamento sensibile degli esosomi tramite quantificazione colorimetrica. Esso ha dimostrato la fattibilità dell’utilizzo di questa semplice tecnologia per il rilevamento e la quantificazione degli esosomi in campioni di siero con risultati altamente sensibili e specifici in una frazione del tempo dei metodi tradizionali. «La particolarità di ExoSensor si basa sul beneficio intrinseco degli aptameri in termini di specificità e affinità rispetto agli anticorpi», sottolinea Al-Jamal. Inoltre, il biosensore richiede solo piccole quantità di campioni, nell’intervallo di microlitri, rendendo l’esame adatto all’analisi ematica basata sul prelievo da un dito e facilitando anche l’individuazione a occhio nudo, importante per il rilevamento in campo e l’analisi POCT. È presumibile che l’implementazione del biosensore nello screening per il cancro migliori la diagnosi e il decorso della malattia per milioni di persone malate in tutto il mondo. In particolare per il cancro al pancreas, in cui la diagnosi è spesso tardiva e con una prognosi infausta, il rilevamento precoce del tumore può prolungare la vita dei pazienti. Considerando che gli esosomi riflettono l’origine genetica o proteica dalle cellule o dagli organi parentali, essi possono essere utilizzati per la diagnosi, nonché per la risposta e la progressione del trattamento di malattie diverse dal cancro. Quindi, il biosensore ExoSensor potrebbe contribuire a tracciare il profilo dell’esosoma in queste malattie, contribuendo ulteriormente alla scoperta di biomarcatori.
Parole chiave
ExoSensor, esosomi, biosensore, aptamero, HER2, CD63, cancro al seno, cancro al pancreas, integrina alfa-v beta-6
