Un dispositivo portatile rileva una condizione di sepsi in mezz’ora
La sepsi è una condizione patologica caratterizzata dall’inadeguata risposta infiammatoria a un’infezione, che può portare a disfunzione d’organo. Questa malattia può essere provocata da microrganismi, quali batteri o funghi, e la sua gestione si concentra fondamentalmente su come viene regolata l’infezione attraverso il controllo della sorgente e antibiotici. I costi sociali ed economici della sepsi sono alti con circa 20 000 decessi che si verificano ogni giorno in tutto il mondo. Nel 2008, sono stati spesi oltre 10 miliardi di euro per l’ospedalizzazione per sepsi in Europa e negli Stati Uniti. Il progetto RAIS ha sviluppato una nuova piattaforma di microarray decentrata, senza marcature, per quantificare i livelli di biomarcatori specifici della sepsi entro mezz’ora. Sulla base di un design microscopico interferometrico privo di lenti brevettato, i ricercatori hanno convalidato con successo questo sistema. «Volevamo sviluppare un dispositivo ad alto rendimento, rapido e sensibile per rilevare la sepsi a basso costo», afferma il dott. Pruneri, coordinatore del progetto RAIS. Revisione completa per la progettazione del test Gli attuali protocolli diagnostici comprendono esami del sangue, conta delle cellule ematiche, lattato sierico ed emocolture per microrganismi aerobi e anaerobi. Tuttavia, la diagnosi basata sulle colture è lenta e sono stati compiuti sforzi notevoli per trovare biomarcatori che consentano una diagnosi precoce di questa malattia. Il progetto RAIS ha sviluppato un lettore ottico di microarray che utilizza biomarcatori specifici per il rilevamento della sepsi. Questo include proteine coinvolte nell’infiammazione e batteri in cui ci si imbatte comunemente prelevati dai campioni di sangue dei pazienti. Gli anticorpi specifici per questi biomarcatori sono stati depositati e fissati sulla piastra microarray. Il dispositivo contiene una cartuccia monouso integrata in una piattaforma microarray portatile senza marcature, che potrebbe potenzialmente misurare più di 1 milione di campioni target contemporaneamente. Ciò ha portato allo sviluppo di uno strumento prototipo alfa che è stato utilizzato per gli esperimenti iniziali. Il gruppo di ricerca ha ulteriormente ottimizzato il dispositivo con lo sviluppo di un lettore prototipo beta che richiede un volume minore di campione per l’analisi e può essere prodotto a costi significativamente inferiori. Inoltre, i partner commerciali del progetto hanno incluso un software di post-elaborazione automatizzato e un’interfaccia grafica utente per ridurre i processi di misurazione e l’analisi. Un dispositivo commerciale basato sul prototipo beta potrebbe potenzialmente fornire risultati a un costo minimo che raggiunge i 50 EUR per paziente. «Abbiamo dovuto aumentare la sensibilità di rilevamento del lettore ottico utilizzando un substrato nanostrutturato, che ha portato al rilevamento e alla quantificazione dei biomarcatori di sepsi CRP, E. coli e della proteina PCT a basso peso molecolare», afferma il dott. Pruneri. La proteina C reattiva (CRP) è un biomarcatore comunemente utilizzato per l’infiammazione, mentre PCT sta per procalcitonina: entrambi sono comunemente presenti nel plasma di pazienti con sepsi. RAIS nel settore delle biotecnologie Oltre allo sviluppo del dispositivo, i ricercatori RAIS hanno convalidato il lettore di microarray utilizzando campioni prelevati da pazienti in sepsi e generato una biobanca per la sepsi composta da campioni provenienti da soggetti di controllo e in stato di sepsi. I risultati delle attività di ricerca e sviluppo di RAIS completeranno l’ulteriore sviluppo di questo progetto. «Abbiamo già progettato un nuovo dispositivo, in cui sono incorporate la scheda elettronica di lettura e il software. Questo farà parte del futuro prodotto che consentirà l’analisi dei dati in assenza di un computer», aggiunge il dott. Pruneri. «La valorizzazione dello sviluppo tecnico continuerà con il partner commerciale ThermoFisher e altre aziende con l’obiettivo di migliorare ulteriormente questa tecnologia e portarla avanti nelle sperimentazioni cliniche», continua il dott. Pruneri. Oltre a rilevare condizioni di autoimmunità, ciò dovrebbe facilitare l’introduzione di nuovi kit diagnostici nel mercato della sierologia con applicazioni per altre malattie.
Parole chiave
RAIS, sepsi, microarray, diagnostica, biomarcatore, lettore ottico
