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Capturing non-Amplified Tumor Circulating DNA with Ultrasound Hydrodynamics

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Tecnologia acustica per rilevare il DNA tumorale nel sangue

Alcuni scienziati europei hanno creato un biosensore di DNA innovativo in grado di rilevare in meno di due ore il DNA tumorale circolante nel siero combinato con un esame della reazioni a catena della polimerasi allele-specifica estremamente preciso. La tecnologia rileva inoltre le mutazioni del tumore a partire dai tessuti, consentendo di svolgere parallelamente una biopsia liquida e tessutale.

Salute

La PCR (reazione a catena della polimerasi) è un metodo di amplificazione del DNA in grado di produrre milioni di copie di un campione di DNA. Sviluppata originariamente negli anni Ottanta da Kary Banks Mullis, vincitore del premio Nobel per la chimica nel 1993, questa tecnologia ha rivoluzionato la biologia molecolare. La reazione a catena della polimerasi (PCR) ha aperto una nuova era per gli studi sul DNA, diventando il metodo di riferimento per gran parte dei test genetici e contribuendo notevolmente al progetto genoma umano. Attualmente la tecnica droplet digital PCR o ddPCR (letteralmente «PCR digitale a gocce»), che rappresenta lo stato dell’arte in termini di sensibilità, ha costi proibitivi che non ne permettono l’uso diffuso nei laboratori di diagnostica. Le alternative, come il sequenziamento Sanger e i test PCR Cobas, hanno un prezzo più accessibile, ma una sensibilità significativamente inferiore a quella della ddPCR.

Un sensore basato sul suono per il rilevamento del DNA

Per affrontare il problema, il progetto CATCH--U-DNA, finanziato dall’UE, ha sviluppato un metodo di amplificazione e quantificazione del DNA semplice e altamente specifico. «Il nostro obiettivo era sviluppare un metodo ultrasensibile per rilevare il DNA tumorale circolante nelle biopsie liquide di pazienti oncologici», spiega la coordinatrice del progetto Electra Gizeli. A questo scopo, i ricercatori hanno creato un test ad alta sensibilità della PCR allele-specifica (AS-PCR, Allele-Specific PCR) che amplifica selettivamente mutazioni bersaglio dei geni coinvolte nel melanoma e nei tumori del colon-retto e dei polmoni. Il DNA amplificato si lega a un biosensore innovativo e ultrasensibile, che causa il legame dei liposomi, che a sua volta altera l’energia acustica e offre un segnale proporzionale al DNA immobilizzato. La piattaforma CATCH-U-DNA è in grado di rilevare fino a 24 DNA bersaglio parallelamente in meno di due ore. La sua sensibilità supera tutti i metodi di PCR quantitativi disponibili in commercio e la soluzione è molto più conveniente rispetto alla ddPCR. Inoltre, se confrontata ad altre piattaforme di test o biorilevamento del DNA generalmente impiegate per la rilevazione del codice genetico, la tecnologia acustica permette l’elaborazione di campioni non purificati e rende superfluo riscaldare i campioni. Nell’ambito della collaborazione con la facoltà di oncologia dell’Università di Creta, l’approccio di CATCH-U-DNA ha permesso di rilevare le mutazioni tumorali BRAF V600E e KRAS G12D in tessuto fissato in formalina e incluso in paraffina e in campioni di plasma provenienti da pazienti affetti da melanoma, tumore ai polmoni e del colon-retto. La piattaforma ha rilevato una singola molecola di DNA che presentava la mutazione puntiforme BRAF V600E in un eccesso di 10 000 volte dell’allele selvatico, dimostrando una sensibilità del 99,99 %.

Utilizzo della piattaforma CATCH-U-DNA nelle biopsie liquide

Secondo l’OMS, il cancro è la seconda principale causa di morte nel mondo. Poiché si prevede che le cifre aumenteranno a causa dell’invecchiamento della popolazione, è urgentemente necessario che la diagnosi sia migliore e tempestiva. La rilevazione del DNA tumorale nel sangue periferico attraverso biopsie liquide è un approccio promettente e non invasivo, noto per offrire risultati migliori rispetto ai metodi tradizionali, come le biopsie dei tessuti solidi, le ecografie e le RMI. «Con un semplice esame del sangue, le biopsie liquide identificano il DNA rilasciato dalle cellule tumorali, rivelando una lunga serie di informazioni sul tumore», osserva Gizeli. La piattaforma CATCH-U-DNA semplificherà il processo, migliorandone la sensibilità e la convenienza, ma soprattutto porterà la medicina personalizzata ancora più vicina alla realtà. I prossimi piani comprendono la commercializzazione della tecnologia da parte del partner del progetto, l’azienda spagnola AWSensor, che ha sviluppato la nuova piattaforma acustica e la serie di sensori. Ci si attende che in futuro la piattaforma trovi applicazione sia nella ricerca di laboratorio sia nel settore clinico.

Parole chiave

CATCH-U-DNA, AS-PCR, biopsie liquide-tissutali, DNA, tecnologia acustica, biosensore di DNA

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