Un dispositivo portatile per una diagnosi rapida del cancro al seno
La mammografia, lo standard di riferimento per lo screening del cancro al seno, è l’unico test per la riduzione dei decessi. Tuttavia, la sua sensibilità è inferiore sui seni più densi, soggetti anche a un rischio maggiore, ed è generalmente disponibile solo per le donne di età superiore ai 40 anni. Altri metodi diagnostici, quali la risonanza magnetica per immagini (RMI), la biopsia e la scintigrafia, sono ingombranti e dipendono dalle analisi di laboratorio, quindi non adeguati per uno screening di routine. A ciò si aggiunge la scarsità di risorse e di medici specialisti nei paesi a reddito medio-basso, che rende queste opzioni non praticabili. Il progetto SHINE, supportato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, ha sviluppato una prova di concetto per un dispositivo microfluidico ed elettrochimico portatile basato su carta, per individuare rapidamente il cancro al seno da una goccia di sangue. «La biopsia liquida è stata inserita dal Forum economico mondiale tra le dieci tecnologie emergenti nel 2017. Per realizzare questo potenziale, desideriamo che il nostro dispositivo decentrato, SHINE, sia disponibile ai non specialisti, con una semplicità paragonabile a quella del sensore di glucosio per il diabete. Ciò significa che le donne potranno cercare prima ulteriori approfondimenti medici», afferma Arben Merkoçi, coordinatore del progetto dell’Istituto catalano di nanoscienze e nanotecnologia, che ospita il progetto.
La speranza per le biopsie liquide
Il rilevamento delle mutazioni di DNA e RNA dai campioni di sangue, noto come biopsia liquida, apre le porte a possibilità per nuove diagnostiche. Traendo vantaggio dalla biologia molecolare, dai nanomateriali, dalla nanotecnologia di DNA e dall’elettronica stampata, il progetto SHINE ha sviluppato una piattaforma diagnostica elettrochimica. Per la fabbricazione di un prototipo, sono stati stampati modelli di cera in una carta da filtro attraverso una stampante per cera. Un sistema a tre elettrodi è stato quindi serigrafato impiegando un inchiostro ad argento/cloruro d’argento per l’elettrodo di riferimento e un inchiostro di grafite per gli elettrodi di lavoro e i controelettrodi. Affinché gli elettrodi potessero individuare sostanze chimiche del DNA/RNA a bassi livelli, sono state depositate a goccia nanoparticelle d’oro all’interno delle zone di lavoro degli elettrodi. Le sonde del DNA, che individuano la sequenza mutata, sono state fissate a strisce di carta. La piattaforma è stata testata utilizzando sangue che conteneva un filamento singolo di DNA con la mutazione H1047R associata al cancro al seno, valutando due approcci: il segnale OFF e il segnale ON. Con il segnale OFF, la sonda viene marcata con sostanze elettrochimiche note come mediatori di ossidoriduzione; una volta riconosciuta la sequenza mutante, il segnale elettrochimico si riduce. Nell’approccio del segnale ON, viene aggiunto un mediatore di ossidoriduzione solo in seguito al riconoscimento della mutazione da parte della sonda, dopodiché l’elettrodo assorbe maggiormente il mediatore di ossidoriduzione e il segnale aumenta. «È stato calcolato che la sensibilità della piattaforma nei confronti delle sostanze chimiche bersaglio ha un limite di rilevamento di sei nanomolari, in linea con approcci quali ELISA, ma non tanto sensibile quanto le lunghe procedure PCR», spiega Stefano Cinti, il ricercatore principale. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista «Analytical Chemistry».
A favore di una medicina personalizzata decentrata
Secondo l’Organizzazione mondiale della sanità, nel 2020 è stato diagnosticato il cancro al seno a 2,3 milioni di donne, con 685 000 decessi. Con 7,8 milioni di donne cui era stato diagnosticato il cancro al seno nei precedenti cinque anni ancora vive alla fine del 2020, è il cancro più prevalente al mondo. Invertire la tendenza significa individuarlo velocemente e abbastanza presto da essere curato. «Il progetto SHINE ci avvicina al giorno in cui tutti, in qualsiasi parte del mondo, potranno individuare neoplasie a casa, a vantaggio particolare delle persone che vivono in luoghi remoti. Questa tecnologia potrebbe offrire nuove opportunità per una cura personalizzata», aggiunge Merkoçi. Il prossimo passo per il progetto è garantirsi un investimento per finanziare le sperimentazioni cliniche.
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