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Articolo CER - Un bisturi "intelligente" per combattere il cancro, il crimine e la contaminazione

Il cancro è uno dei più difficili problemi medici con cui dobbiamo confrontarci. Nel Regno Unito soltanto ci sono 300 000 nuovi casi ogni anno, il che equivale a quasi due milioni di interventi chirurgici l'anno. Grazie ai finanziamenti del CER, il dott. Zoltán Takáts dell'Imperial College di Londra ha sviluppato un bisturi "intelligente" in grado di "fiutare" i tessuti attraverso i quali incide; questo potrebbe rivoluzionare la cura del cancro, ma anche l'analisi degli alimenti e dei farmaci e la ricerca sul microbioma umano.
Articolo CER - Un bisturi "intelligente" per combattere il cancro, il crimine e la contaminazione
Lo strumento, che i ricercatori chiamano "iKnife", usa uno spettrometro di massa per analizzare il "fumo" prodotto da un bisturi che taglia usando corrente elettrica ad alta frequenza. In questo modo, i chirurghi ricevono informazioni in tempo reale circa la natura tumorale o sana del tessuto che stanno tagliando.

Il progetto del dott. Takáts, "DESI - JEDI imaging", ha già pubblicato una sperimentazione riuscita della tecnologia sulla rivista Science of Translational Medicine, che ha attirato non poco interesse da parte della stampa. Nello studio il progetto ha creato un database di firme per diversi tipi di cancro - come il cancro del cervello, del seno, dei polmoni e del colon - prelevando campioni di tessuto di oltre 300 pazienti. L'iKnife è stato poi usato in 80 interventi chirurgici e in tutti i casi i suoi risultati in tempo reale corrispondevano all'analisi tradizionale del tessuto fatta dopo l'operazione.

"Non ci aspettavamo di arrivare a tanto quando abbiamo presentato la proposta originale del progetto nel 2007", dice il dott. Takáts. "Ma nelle sei settimane dalla pubblicazione del nostro articolo abbiamo completato gli esperimenti clinici e abbiamo dimostrato che la tecnologia è pronta a essere applicata, quindi adesso siamo vicini a cominciare gli esperimenti clinici ufficiali in vista dell'approvazione normativa".

Un importante progresso

Gli spettrometri di massa misurano la proporzione massa - carica delle particelle ionizzate (cariche), facendole passare attraverso campi elettrici o magnetici. Gli scienziati li usano per analizzare la composizione chimica e la struttura dei campioni.

La vera rivoluzione per il dott. Takáts è arrivata quando ha capito che le nuove tecniche chirurgiche - come la chirurgia a ultrasuoni, laser o elettrica - producevano particelle di tessuto cariche che si adattavano perfettamente all'analisi con lo spettrometro di massa. Il suo primo esperimento - usando tessuto epatico suino e strumenti chirurgici standard - ha funzionato perfettamente, con risultati molto migliori del previsto.

"Abbiamo immediatamente cominciato a pensare alle applicazioni di questo fantastico strumento, cercando le situazioni in cui uno spettrometro di massa poteva contribuire a risolvere problemi".

Attualmente, un chirurgo preleva un campione di tessuto e lo fa analizzare tramite biopsia in un laboratorio di istopatologia, il che comporta un'attesa di almeno 40 minuti prima di sapere se continuare o meno l'intervento. Usando invece una pompa ad aria per "succhiare" le particelle dal punto dell'intervento verso lo spettrometro di massa, l'iKnife può fornire istantaneamente informazioni al chirurgo e così si può evitare di tagliare più tessuto del necessario per rimuovere tutte le cellule tumorali o infiammate. Lasciare più tessuto intatto può migliorrare i risultati medici e la qualità della vita del paziente.

Dalla scienza alla chirurgia

"Adesso stiamo passando a sperimentazioni cliniche ufficiali", dice il dott. Takáts. "Prevediamo di iniziare gli esperimenti nella chirurgia cerebrale all'inizio dell'anno prossimo".

È stato difficile perché tutti e tre i componenti del progetto dello strumento devono essere finiti prima dell'inizio delle sperimentazioni cliniche - il bisturi elettrico, il database per l'identificazione e la diagnosi e lo spettrometro di massa fatto su misura per la sala operatoria - perché il progetto non può essere cambiato dopo l'approvazione.

"La sovvenzione Proof-of-Concept (PoC) del CER è stata di fondamentale importanza a questo riguardo", dice il dott. Takáts. "La Starting Grant ci ha dato un'enorme opportunità di formare il gruppo di ricerca e completare la parte scientifica, ma avevamo bisogno della sovvenzione PoC per esaminare le questioni normative, la gestione della proprietà intellettuale e mettere su un'azienda per portare lo strumento sul mercato".

L'iKnife è stato sviluppato per l'elettrochirurgia, che è il metodo preferito dagli specialisti di cancro, ma la tecnica può essere applicata anche all'idrochirurgia e alla chirurgia laser. Nuove applicazioni dello strumento potrebbero comprendere anche l'analisi delle membrane mucose e dei sistemi respiratorio, uro-genitale e gastro-intestinale.

La sua utilità per l'analisi di tessuti e sostanze ha portato il team in contatto con l'industria alimentare e le agenzie per la lotta contro il crimine. Potrebbe anche essere un potente nuovo strumento per i microbiologi, accelerando la creazione di database della popolazione microbica che abita il nostro corpo.

"I milioni di batteri che vivono dentro e sul nostro corpo potrebbero essere legati al cancro e a malattie come il diabete", dice il dott. Takáts. "Identificarli potrebbe aiutare nella diagnosi e nel trattamento. Ora disponiamo di uno strumento singolare per analizzare dettagliatamente queste interazioni e ciò può portare a nuovi approcci e nuove terapie".

Fonte: Dr Zoltán Takáts

Detaggli del progetto:

- Coordinatore del progetto: Imperial College, Londra, Regno Unito
- Titolo del progetto: Development of mass spectrometric techniques for 3D imaging
- Acronimo del progetto: DESI – JEDI imaging
- http:// (Sito web del progetto DESI – JEDI imaging)
- Programma di finanziamento del 7° PQ (Bando CER): Starting Grant 2008 e Proof-of-Concept Grant 2012
- Finanziamento CE: 1 750 000 euro
- Durata del progetto: 5 anni

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