Un microdispositivo di analisi decentrata per la diagnosi accurata del cancro
Esistono prove concrete che molti tumori presentano una popolazione ridotta di cellule che danno inizio al tumore, o di cellule staminali tumorali responsabili dell’insorgenza della malattia, delle recidive del tumore e della resistenza alla terapia. Queste cellule sembrano inoltre avere la capacità di migrare in siti distanti e provocare metastasi. Tuttavia, le metodologie per rilevare le cellule staminali tumorali e per integrarle nella regolare diagnosi oncologica o per monitorare la risposta alla terapia sono di difficile attuazione.
Un dispositivo portatile per rilevare i biomarcatori correlati al cancro
Il progetto BIOCDx, finanziato dall’UE, ha sviluppato un dispositivo di analisi decentrata ultrasensibile per la misurazione dei biomarcatori tumorali nei campioni di sangue intero. «Il nostro obiettivo era realizzare un solido strumento per la diagnosi oncologica veloce, tale da agevolare decisioni cliniche migliori», spiega Ioanna Zergioti, coordinatrice del progetto. Il dispositivo è dotato di una cartuccia di microfluidica che consente il filtraggio dei campioni ematici per ricavare il plasma, nonché la selezione e il trasferimento di minime quantità del campione all’unità di rilevamento. Il rilevamento dei biomarcatori proteici circolanti avviene attraverso un saggio biologico a sandwich in cui sono state impiegate nanoparticelle volte a potenziare il segnale ottico di rilevamento. L’utilizzo di elementi fotonici ultrasensibili consente di migliorare la sensibilità di 100 volte rispetto alle attuali tecnologie. Inoltre, la miniaturizzazione del sensore permette lo sviluppo di un dispositivo portatile che può essere utilizzato presso il punto di assistenza. Il dispositivo di BIOCDx è pronto per rilevare il fattore di trascrizione TWIST1 specifico per la cellula staminale tumorale, il quale svolge un proprio ruolo nella metastasi tumorale. TWIST1 controlla l’espressione della proteina ematica circolante periostina e della proteina potenziatrice C-proteinasi del procollagene (PCOLCE, Procollagen C-Proteinase Enhancer Protein), ritenute entrambe implicate nello sviluppo e nella progressione del tumore. Le varie piattaforme vengono integrate in un dispositivo portatile e sono state testate utilizzando campioni di sangue e di plasma provenienti da pazienti affetti da carcinoma mammario o cancro alla prostata, oltre che da volontari sani. Un ulteriore vantaggio del dispositivo di BIOCDx è il suo possibile impiego per la diagnosi di altre malattie.
Rafforzare la leadership europea nella tecnologia industriale
«BIOCDx ha rappresentato un impegno trainato dall’industria che ha riunito i principali attori nel campo dei sensori, della microfluidica, dei dispositivi e dei sistemi medici intelligenti, oltre che dei biofarmaci», sottolinea Zergioti. Le PMI partecipanti hanno trasferito il loro know-how e la loro esperienza nei componenti e nelle innovazioni principali della tecnologia di BIOCDx. La collaborazione multidisciplinare del progetto BIOCDx ha dato origine a una nuova generazione di dispositivi medici intelligenti, dotati di funzionalità paragonabili alle apparecchiature altamente specializzate presenti negli ospedali. Inoltre, questi sistemi intelligenti miniaturizzati offrono miglioramenti significativi in termini di dimensioni, costi e accessibilità, affidabilità e robustezza, basso consumo energetico e accettabilità da parte dell’utente. BIOCDx ha contribuito inoltre a rafforzare il posizionamento e la competitività dell’Europa nella produzione di sistemi intelligenti miniaturizzati. Le conoscenze tecnologiche acquisite nel corso del progetto hanno portato alla realizzazione dell’azienda spin-off PhosPrint per la progettazione e lo sviluppo di sistemi di biostampa laser di elevata qualità. Inoltre, LioniX International ha collaborato con altre aziende dell’UE allo sviluppo di piattaforme diagnostiche per il rilevamento del cancro nelle urine, mentre la stessa azienda sta già mettendo in atto uno strumento commerciale di analisi decentrata per la diagnosi del coronavirus. Secondo Zergioti: «Abbiamo dimostrato che la cooperazione tra università, aziende high tech e partner industriali può dare vita a sistemi integrati con un elevato potenziale commerciale».
Parole chiave
BIOCDx, cellula staminale tumorale, punto di assistenza, biomarcatore tumorale, TWIST1, periostina, PCOLCE
