Un nuovo dispositivo indossabile può rilevare il cancro con maggiore precisione
I ricercatori dell'Università del Michigan hanno sviluppato e stanno ora testando un dispositivo che chiamano "l'epitome della medicina di precisione" che rileva il cancro nel sangue circolante.
"Nessuno vuole avere una biopsia", afferma il dottor Daniel Hayes, lo Stuart B. Padnos, professore di ricerca sul cancro al seno presso l'Università del Michigan Rogel Cancer Center di Ann Arbor.
Le biopsie sono invasive e possono essere scomode, ma attualmente sono il metodo più accurato per determinare se una persona ha o meno il cancro.
Ma, suggerisce il dottor Hayes, "Se potessimo ottenere abbastanza cellule cancerose dal sangue, potremmo usarle per conoscere la biologia del tumore e la cura diretta per i pazienti".
Il dottor Hayes e il suo team hanno recentemente sviluppato un dispositivo indossabile in grado di "filtrare" il sangue circolante per le cellule tumorali che, se supera tutti i test, potrebbe sostituire le biopsie liquide in cui gli operatori sanitari prelevano campioni di sangue o urina da individui per cercare marcatori cancro.
I tumori del cancro rilasciano cellule nel sangue, il che significa che, almeno in teoria, prelevando un campione di sangue e analizzandolo, uno specialista dovrebbe essere in grado di rilevare la presenza di cancro.
Tuttavia, questo è più facile a dirsi che a farsi, poiché, anche nelle persone che hanno tumori maligni, i campioni di sangue potrebbero non rivelare molto o nulla, poiché le cellule cancerose che i loro tumori rilasciano nel sangue circolano rapidamente e potrebbero non presentarsi in un singolo campione di sangue.
Spinti da questa complicazione, il dottor Hayes ei suoi colleghi dell'Università del Michigan hanno escogitato un dispositivo in grado di svolgere tutto il lavoro dei test bioptici liquidi, ma in realtà "scansionando" il flusso sanguigno alla ricerca di cellule tumorali.
Per il momento, il team ha testato questo dispositivo sui cani e riporta i risultati sulla rivista Nature Communications.
Sfide per raggiungere un design efficace
I ricercatori spiegano che sebbene la maggior parte delle cellule tumorali che finiscono nel flusso sanguigno non sopravvivano a lungo, quelle che sopravvivono possono finire in diverse parti del corpo e formare un nuovo tumore metastatico.
Credito immagine: Tae Hyun Kim, Ph.D.
Per questo motivo, è importante rilevare la presenza di cancro il prima possibile e bersagliarlo con un trattamento adeguato, prevenendone la diffusione e provocando ulteriori danni.
Quando hanno deciso di provare a sviluppare un dispositivo indossabile per lo screening delle cellule tumorali nel sangue, il dottor Hayes e colleghi hanno dovuto affrontare una serie di ostacoli che hanno dovuto aggirare.
In primo luogo, il dispositivo ha una dimensione di circa 2 x 2,75 x 1 pollice, ma deve adattarsi a tutta la tecnologia di screening e analisi del sangue che in genere equivale a macchine alte come una scrivania. Quindi, hanno dovuto trovare modi per rendere questo dispositivo indossabile efficace e sicuro.
"Le parti più impegnative erano l'integrazione di tutti i componenti in un unico dispositivo e quindi la garanzia che il sangue non si coagulasse, che le cellule non ostruissero il chip e che l'intero dispositivo fosse completamente sterile", spiega il primo autore dello studio , Tae Hyun Kim, Ph.D.
Il team ha trovato alcune soluzioni creative per tutti questi problemi. In primo luogo, hanno trovato un modo per miscelare il sangue che scorre attraverso il dispositivo con un anticoagulante (agente anti-coagulazione del sangue): l'eparina. Quindi, hanno escogitato un modo per assicurarsi che il dispositivo rimanesse sterile senza influenzare gli anticorpi sul chip che aiutano a identificare le cellule tumorali.
Per quanto riguarda il chip che si trova al centro di questo dispositivo, i ricercatori spiegano che utilizza l'ossido di grafene per creare un meccanismo di "filtraggio" dotato di anticorpi in grado di catturare oltre l'80 per cento delle cellule tumorali presenti nel sangue.
"L'epitome della medicina di precisione"
Per testare questo dispositivo, i ricercatori hanno lavorato con cani sani a cui hanno iniettato cellule tumorali umane. Il team rassicura che questo trattamento non ha effetti a lungo termine sugli animali il cui sistema immunitario elimina le cellule estranee entro poche ore dall'iniezione.
Nel loro esperimento, i ricercatori hanno somministrato ai cani dei sedativi lievi, durante le prime due ore successive alle iniezioni di cellule tumorali, e poi hanno montato i dispositivi di screening.
Inoltre, il team ha raccolto campioni di sangue da ogni animale ogni 20 minuti e li ha sottoposti a screening per le cellule tumorali separatamente, utilizzando chip con lo stesso design di quelli inseriti nei dispositivi sperimentali.
I ricercatori hanno scoperto che il dispositivo indossabile ha identificato e raccolto 3,5 volte più cellule tumorali per millilitro di sangue rispetto allo stesso chip durante la "scansione" di campioni di sangue in vitro.
"È la differenza tra avere una videocamera di sicurezza che scatta un'istantanea di una porta ogni cinque minuti o registra un video. Se un intruso entra tra le istantanee, non lo sapresti ", dice la coautrice dello studio Sunitha Nagrath, Ph.D.
In studi futuri, i ricercatori mirano a perfezionare il dispositivo indossabile aumentandone la velocità di elaborazione del sangue. Per testarlo ulteriormente, in un contesto più realistico, i ricercatori intendono quindi utilizzarlo su cani che hanno già il cancro.
Sebbene il nuovo dispositivo abbia finora mostrato molte promesse, il dottor Hayes ritiene che ci sia ancora un po 'di tempo prima che diventi disponibile per gli esseri umani. Egli stima che il team potrebbe essere in grado di condurre studi clinici su partecipanti umani entro 3-5 anni.
"Questo è l'epitome della medicina di precisione, che è così eccitante nel campo dell'oncologia in questo momento."
Dr. Daniel Hayes
