Un dispositivo di analisi decentrato rileva rapidamente i primi segni di sepsi
La sepsi insorge quando il sistema immunitario reagisce in maniera eccessiva a infezioni o lesioni e finisce con l’aggredire i propri stessi organi e tessuti. È la causa principale di decesso nelle unità di terapia intensiva e, nel 2017, sono stati stimati quasi 50 milioni di casi a livello globale. Nonostante la disponibilità di modelli predittivi e diagnostici, i medici non sono ancora in grado di valutare la gravità della sepsi in un paziente o il suo probabile esito. Il progetto SPEDI-TEST, sostenuto dal Consiglio europeo della ricerca, ha sviluppato un metodo prognostico che rileva la sepsi nel giro di qualche ora. «Il nostro dispositivo analizza specifiche condizioni di coltura delle cellule del sangue per individuare quando la risposta infiammatoria è compromessa, quindi valuta l’infiammazione a livello molecolare, fungendo da biomarcatore per le complicanze successive legate alla sepsi», spiega Pablo Pelegrin, coordinatore del progetto. Il team ha lanciato una società spin-off, per trasformare il proprio dispositivo diagnostico in vitro (IVD, In Vitro Diagnostic) in uno strumento automatizzato compatto lab-on-a-chip.
Individuare i biomarcatori ematici
Nella sepsi, la risposta infiammatoria è spesso innescata da proteine, i cosiddetti recettori, che si trovano sulla superficie delle cellule immunitarie. Una volta attivate, queste secernono proteine di segnalazione cellulare pro-infiammatorie, chiamate citochine, che si muovono nell’organismo attivando cellule immunitarie per combattere l’infezione. SPEDI-TEST ha sviluppato due protocolli per individuare i biomarcatori ematici della sepsi. Con il primo, vengono rilevati nei campioni ematici purificati vari schemi di proteine specifiche secrete dalle cellule dei pazienti con sepsi, attraverso il metodo ELISA. Partendo da questa osservazione, il team ha poi utilizzato la citometria a flusso per studiare il sistema immunitario di ciascun paziente, consentendo di fare previsioni sulle probabilità di sviluppo della sepsi. Nel secondo protocollo si utilizzano campioni di sangue completi (invece di cellule ematiche purificate) con condizioni di coltura cellulare specifiche. Quest’ultimo metodo, pur agevolando una futura automazione, utilizza i campioni di sangue intero che sono meno sensibili delle cellule purificate. Il team ha utilizzato nuovamente sia il metodo ELISA che la citometria a flusso, rilevando una maggiore sensibilità della citometria a flusso, e i risultati sono ancora in fase di analisi. «Anziché cercare una molecola presente nel sangue “chiediamo come va” alle cellule immunitarie di pazienti con complicanze a lungo termine ed esse di fatto ci forniscono una risposta, “siamo esauste”, che diventa il nostro biomarcatore», spiega Pelegrin. Questo tipo di analisi del sangue richiede di solito apparecchiature ingombranti, tecniche complesse e specialisti. «Il nostro dispositivo IVD per analisi decentrate è abbastanza piccolo da poter essere portato al letto del paziente e può essere utilizzato facilmente da infermieri o personale clinico, senza una formazione specifica. La rapidità dei risultati, ottenibili in poche ore, accelera interventi potenzialmente salvavita», aggiunge Pelegrin.
Risultati della convalida
La convalida sui pazienti ha dimostrato che ELISA presenta un tasso di sensibilità del 90,9 % (individuando correttamente i pazienti che svilupperanno future complicanze legate alla sepsi) e una specificità del 100 % (individuando correttamente coloro che non le subiranno). Mentre la citometria a flusso ha raggiunto una sensibilità dell’81,8 % e una specificità del 91,7 %. Entrambi i metodi hanno individuato pazienti con complicanze a lungo termine legate alla sepsi entro 24 ore dal ricovero nelle unità di terapia intensiva. «Ciò deve essere confrontato con le attuali misure cliniche, note come ΔSOFA, utilizzate per stabilire la possibile evoluzione della sepsi calcolata cinque giorni dopo il ricovero in terapia intensiva di 55 pazienti, che presentano tassi di sensibilità e specificità dell’87,5 %», aggiunge Pelegrin.
Miglior rilevamento del rischio, maggiore efficacia del trattamento
SPEDI-TEST rileva precocemente i pazienti con maggiori probabilità di sviluppare complicanze potenzialmente letali dovute alla sepsi, permettendo una prognosi più tempestiva e quindi un trattamento e un’assistenza più efficaci. Inoltre, presenta dei vantaggi per le popolazioni vulnerabili, ad esempio quelle con comorbilità quali infarti del miocardio o polmonite. «Considerato un costo stimato per paziente di circa 42 000 euro all’anno, ne trarranno vantaggio non solo i pazienti ma anche gli ospedali e in generale l’economia dei sistemi sanitari attraverso un utilizzo più mirato delle risorse», conclude Pelegrin.
Parole chiave
SPEDI-TEST, sepsi, sistema immunitario, diagnostico, biomarcatore, infiammatorio, sangue, ELISA, citometria, citochine, molecola, proteina, IVD
