Buone notizie per la nostra percentuale di vita. Secondo la rivista Nature Nanotechnology, il gruppo Ibm attraverso studi e ricerche, avrebbe sviluppato una nuova tecnologia dal nome “lab-on-a-chip” capace di separare le particelle biologiche su scala nanometrica e che quindi consenta ai medici di rilevare patologie quali le neoplasie prima della comparsa dei sintomi.
Dalla rivista Nature Nanotechnology, i risultati del team IBM mostrano la possibilità di separare, in base alle dimensioni, bioparticelle con diametro fino a 20 nanometri (nm), un ordine di grandezza che dà accesso alle particelle più importanti, come il DNA, i virus e gli esosomi. Una volta isolate, queste particelle possono essere analizzate dai medici per rivelare eventuali segni di patologie, anche prima che i pazienti mostrino qualsiasi sintomo, quindi in una fase in cui i risultati delle eventuali cure sono molto più efficaci. Fino ad oggi, la bioparticella più piccola in grado di essere isolata in base alle dimensioni, utilizzando tecnologie on-chip, era circa 50 volte più grande (ad esempio, nella separazione di cellule tumorali in circolo da altre componenti biologiche). IBM sta collaborando con un team della Icahn School of Medicine del Mount Sinai per proseguire nello sviluppo di questa tecnologia lab-on-a-chip e prevede di poterla testare sulle neoplasie della prostata, il tumore più comune nella popolazione maschile degli Stati Uniti.
Nell’era della medicina di precisione, gli esosomi vengono sempre più considerati come biomarcatori utili per la diagnosi e la prognosi dei tumori maligni. Gli esosomi vengono rilasciati all’interno di fluidi corporei facilmente accessibili come il sangue, la saliva o l’urina e rappresentano un prezioso strumento biomedico, perché possono essere utilizzati nell’ambito delle biopsie liquide (a carattere molto meno invasivo di quelle tradizionali) per identificare l’origine e la natura di una neoplasia.
Il team IBM si è concentrato sugli esosomi come obiettivo per il proprio dispositivo, dato che le tecnologie esistenti incontrano difficoltà nell’isolarli e purificarli nelle biopsie liquide. Le dimensioni degli esosomi variano da 20 a 140 nm e contengono informazioni sullo stato di salute della cellula originaria da cui vengono rilasciati. La determinazione delle dimensioni, delle proteine superficiali e del carico di acido nucleico trasportato dagli esosomi può fornire informazioni essenziali circa la presenza e lo stato di neoplasie e altre patologie in corso di sviluppo.
I risultati di IBM indicano la possibilità di isolare e rilevare particelle di dimensioni fino a 20 nm rispetto a particelle più piccole, la possibilità di separare esosomi di 100 nm (o anche più grandi) da esosomi più piccoli, nonché la possibilità di effettuare la separazione indipendentemente dal grado di diffusione, una tipica caratteristica della dinamica delle particelle di questi ordini di grandezza. In collaborazione con il Mount Sinai, il team punta a confermare che il proprio dispositivo è in grado di raccogliere esosomi con biomarcatori specifici delle neoplasie da biopsie liquide eseguite su pazienti.
“La capacità di suddividere e arricchire i biomarcatori su scala nanometrica, in tecnologie basate su chip, apre la strada alla comprensione di patologie come i tumori e di virus come quello dell’influenza o come Zika”, ha dichiarato Gustavo Stolovitzky, direttore del programma di Biologia dei Sistemi Traslazionali e Nanobiotecnologie di IBM Research. “Il nostro dispositivo lab-on-a-chip è in grado di offrire una soluzione semplice, non invasiva e conveniente per rilevare e monitorare potenzialmente una patologia, anche nelle sue fasi iniziali, molto tempo prima che i sintomi fisici siano evidenti. Questo vantaggio temporale permette ai medici di prendere decisioni più consapevoli e di farlo nel momento in cui la prognosi per le opzioni di cura ha le maggiori probabilità di successo”.
Grazie alla possibilità di separare le bioparticelle su scala nanometrica, il Mount Sinai è fiducioso che la tecnologia di IBM possa fornire un nuovo metodo per intercettare i messaggi trasportati dagli esosomi per le comunicazioni da cellula a cellula. Tutto ciò può consentire di chiarire importanti questioni sulla biologia delle patologie, nonché aprire la strada a strumenti diagnostici non invasivi e a prezzi accessibili presso il point-of-care. Un monitoraggio più regolare di queste “conversazioni intercellulari” potrebbe consentire ai medici di tenere traccia dello stato di salute di un individuo o della progressione di una malattia.
“Quando si riesce ad anticipare la malattia, di solito siamo in grado di affrontarla efficacemente; quando invece è il contrario, il percorso è decisamente più difficile. Uno degli sviluppi più importanti nell’ambito di questa collaborazione è il tentativo di avere gli elementi di base per identificare le “firme” degli esosomi, che possono essere presenti molto prima della comparsa dei sintomi o prima che una malattia presenti un peggioramento”, ha dichiarato il dottor Carlos Cordon-Cardo, Professore e Presidente del Reparto di Patologia del Mount Sinai Health System. “Riunendo le competenze del Mount Sinai nel campo delle neoplasie e delle malattie con l’esperienza di biologia dei sistemi posseduta da IBM e la sua
più recente tecnologia di separazione su scala nanometrica, speriamo di poter identificare specifici biomarcatori sensibili negli esosomi, una nuova frontiera di indizi che potrebbero confermare se una persona è affetta da una neoplasia oppure dare indicazioni su come trattarla”.
