Un dispositivo per analisi decentrate si rivela promettente al fine di individuare il carcinoma mammario in una fase più precoce
Gli esami decentrati di biopsia liquida potrebbero migliorare notevolmente i metodi diagnostici tradizionali, garantendo risultati rapidi (nell’arco dei minuti o delle ore) in un’unica visita e aumentando drasticamente le probabilità di successo dei trattamenti. Tuttavia, basse concentrazioni di biomarcatori possono compromettere l’individuazione del cancro, mentre una scarsa specificità può ostacolare la distinzione tra il materiale tumorale e le anomalie non cancerose. Inoltre, la mancanza di protocolli standardizzati e di procedure di convalida comporta variabilità nei metodi impiegati e nei risultati forniti, mentre l’interpretazione dipende anche da competenze di tipo multidisciplinare. Il progetto SERENA, finanziato dall’UE, ha sviluppato una piattaforma diagnostica che si rivela promettente per il monitoraggio dei biomarcatori del tumore alla mammella triplo negativo (TNBC, triple-negative breast cancer), in quanto in grado di rilevare sequenze di RNA sia corte che lunghe in pochi minuti con elevata sensibilità e specificità. «La velocità, la portabilità e la facilità d’uso del nostro dispositivo lo rendono adatto alle applicazioni per analisi decentrate, consentendo diagnosi in loco e decisioni immediate da parte degli operatori sanitari. Al tempo stesso, il modulo basato sulla comunicazione in prossimità consente il monitoraggio in tempo reale dei biomarcatori per trattamenti personalizzati», osserva Arben Merkoçi, coordinatore di SERENA.
Monitorare i biomarcatori del cancro al seno triplo negativo
SERENA si è specificamente occupato di TNBC, una forma di tumore particolarmente aggressiva il cui trattamento è complesso in quanto risulta priva dei tre recettori più comuni presenti negli altri tipi di cancro. Dato il maggior rischio di morte a cui vanno incontro le pazienti affette da TNBC entro cinque anni dalla diagnosi, individuarlo in modo precoce è fondamentale. «Fornendo alle donne uno strumento di diagnosi precoce non invasivo ed economicamente vantaggioso, puntiamo a migliorare i tassi di sopravvivenza e a colmare il divario di genere in ambito medico», spiega Marianna Rossetti, borsista Marie Skłodowska-Curie e ricercatrice principale del progetto. La piattaforma di SERENA consente di monitorare diversi biomarcatori di RNA non codificanti per il TNBC, ovvero microRNA (miRNA) che comprendono circa 20-25 nucleotidi e RNA non codificanti più lunghi (lncRNA), in genere contenenti oltre 200 nucleotidi. Le molecole di RNA sono oggi considerate importanti regolatori di vari processi biologici, compreso il cancro, mentre i miRNA e gli lncRNA sono ritenuti promettenti biomarcatori tumorali in virtù dei loro modelli di espressione disregolati nelle cellule cancerose. Recenti studi mettono inoltre in evidenza la loro influenza sul processo di formazione dei tumori. «Queste molecole possono essere rilevate nel sangue, nel siero, nel plasma, nell’urina e nella saliva, il che risulta ideale per la diagnosi e il monitoraggio non invasivi del cancro basati sulla biopsia liquida», aggiunge Merkoçi.
Combinare tecniche all’avanguardia basate sul DNA e le nanotecnologie
SERENA ha sfruttato le proprietà uniche dei compositi ibridi in grafene e nanoparticelle per creare elettrodi serigrafati miniaturizzati, assemblati su un dispositivo elettrochimico per analisi decentrate. La tecnologia laser a infrarossi ha prodotto elettrodi in ossido di grafene ridotto per migliorare la sensibilità e la selettività del biorilevamento, che sono stati ricoperti di nanoparticelle d’oro al fine di migliorare le prestazioni elettrochimiche. Questa disposizione è stata quindi montata su supporti flessibili. Le sonde di DNA, progettate per garantire una corrispondenza perfetta ai segmenti dei miRNA o lncRNA bersaglio, come i pezzi di un puzzle, sono state attaccate ai compositi ibridi in grafene e nanoparticelle. Quando sono presenti le molecole bersaglio, esse si legano alle sonde complementari formando degli ibridi che modificano il segnale elettrico, il che segnala tale presenza. Test di sensibilità, selettività e riproducibilità hanno permesso di valutare la risposta elettrochimica degli elettrodi in presenza di acidi nucleici bersaglio e di stabilire i limiti di rilevamento, ottimizzando al contempo parametri sperimentali come i tempi di ibridazione e la temperatura. Il team ha inoltre valutato la specificità della piattaforma testandone la risposta ad acidi nucleici non bersaglio o a sostanze potenzialmente interferenti che sono spesso presenti nei campioni biologici.
Promuovere un accesso universale a un’assistenza sanitaria di alta qualità
Il cancro al seno è il tumore più diagnosticato nell’UE, tanto che nel 2022 ne sono stati diagnosticati 380 000 casi, il che evidenzia l’urgente necessità di adottare approcci innovativi come quello di SERENA. Il dispositivo portatile concepito da SERENA sostiene per di più le ambizioni dell’UE di garantire l’accesso universale a un’assistenza sanitaria di alta qualità, riducendo le disuguaglianze in materia di salute. Per preparare il dispositivo ad applicazioni pratiche, sarà prima necessario condurre studi di convalida su larga scala in contesti clinici e su diverse popolazioni di pazienti. Nel frattempo, nell’ambito del progetto 2D-BioPAD, finanziato dall’UE, Rossetti sta contribuendo allo sviluppo di una biopiattaforma di grafene flessibile per la diagnosi precoce e il monitoraggio decentrati del morbo di Alzheimer («Supple Graphene Bio-Platform for point-of-care early detection and monitoring of Alzheimer’s Disease»).
Parole chiave
SERENA, cancro al seno, biopsia liquida, sonda, biomarcatore, diagnosi, RNA, elettrodi, nanoparticelle, grafene
