Un team di scienziati e ingegneri dell’Università del Texas di Austin ha inventato un potente strumento che identifica rapidamente e accuratamente i tessuti cancerosi durante l’intervento chirurgico, fornendo risultati in circa 10 secondi (150 volte più veloce della tecnologia esistente).
La penna MasSpec: di cosa si tratta?
La Penna MasSpec è uno strumento palmare innovativo che fornisce ai chirurghi informazioni diagnostiche precise su quali tessuti asportare o conservare, contribuendo a migliorare il trattamento e ridurre le probabilità di recidiva del cancro.
Le considerazioni
“Se si parla con i pazienti, affetti da tumore, subito dopo l’intervento chirurgico, una delle prime cose che molti affermano è: «spero che il chirurgo abbia tolto tutto» “, dice Livia Schiavinato Eberlin, assistente di chimica presso UT Austin che ha progettato lo studio e ha guidato la squadra.
“La nostra tecnologia potrebbe migliorare notevolmente le probabilità che i chirurghi rimuovano ogni piccola traccia del cancro durante l’intervento“.
L’attuale metodo
L’attuale metodo più avanzato per la diagnosi dei tumori e la determinazione del confine tra cancro e tessuto “normale” durante l’intervento chirurgico, è l’analisi della sezione surgelata, ma è lento e talvolta impreciso. Ogni campione, per essere preparato ed analizzato, può richiedere 30 minuti o più aumentando sia il rischio per il paziente di infezione che gli effetti negativi dell’anestesia. Oltretutto, per alcuni tipi di tumori, l’interpretazione della sezione congelata può essere difficile, portando i risultati inaffidabili per il 10-20% dei casi.
La sperimentazione
Nelle prove sui tessuti rimossi da 253 pazienti con tumore, la penna MasSpec ha impiegato circa 10 secondi per fornire una diagnosi ed è stata precisa al 96%. La tecnologia è stata anche in grado di rilevare il cancro in regioni marginali tra tessuti normali e tessuti tumorali che presentavano composizione cellulare mista.
“Possiamo offrire al paziente una chirurgia più precisa, più veloce e più sicura“, afferma James Suliburk, responsabile della chirurgia endocrina presso il Baylor College of Medicine e collaboratore del progetto. Anche se la massimizzazione della rimozione del cancro è fondamentale per migliorare la sopravvivenza del paziente, la rimozione di un eccesso di tessuto sano può avere anche profonde conseguenze negative per i pazienti: ad esempio, i pazienti affetti da cancro al seno possono avere maggiori rischi di effetti collaterali dolorosi e danni ai nervi oltre agli impatti estetici. I pazienti con cancro alla tiroide possono perdere la capacità di parlare o di regolare i livelli di calcio nel corpo condizionando in modo importante la funzione muscolare e nervosa.
Come funziona?
Le cellule viventi, siano esse sane o cancerose, producono piccole molecole chiamate metaboliti. Queste molecole sono coinvolte in tutti i principali processi della vita – come generare energia, crescere e riprodurre – nonché in altre funzioni utili come la rimozione delle tossine. Ogni tipo di cancro produce un insieme unico di metaboliti e di altri biomarcatori che fungono da impronte digitali.
“Le cellule tumorali hanno modificato i metaboliti mentre stanno crescendo fuori controllo“, dice Eberlin. “Poiché i metaboliti del cancro e delle cellule normali sono così diversi, le estraiamo e le analizziamo con la penna MasSpec per ottenere un’ impronta molecolare del tessuto. Ciò che è incredibile è che attraverso questo semplice processo chimico, la penna MasSpec fornisce rapidamente informazioni molecolari senza causare danni ai tessuti “.
L’impronta molecolare ottenuta dalla MasSpec Pen da un campione di tessuto non specificato è valutata istantaneamente da un software chiamato classificatore statistico, tarato su un database di impronte digitali che Eberlin e i suoi colleghi hanno raccolto da 253 campioni di tessuto umano. I campioni comprendevano sia tessuti normali che cancerosi del seno, del polmone, della tiroide e dell’ovaio.
Quando la penna MasSpec completa l’analisi, le parole “Normale” o “Cancro” vengono automaticamente visualizzate su uno schermo del computer. Per alcuni tumori, come il cancro ai polmoni, potrebbe anche apparire il nome di un sottotipo.
I risultati
Nelle prove effettuate su campioni umani, il dispositivo è stato più preciso del 96 % per la diagnosi del cancro. I medici possono gestire facilmente il dispositivo palmare monouso. Bisogna semplicemente tenere la penna appoggiata sul tessuto del paziente, attivare l’analisi automatizzata usando un pedale, e aspettare alcuni secondi per avere il risultato. Nel frattempo, la penna rilascia una goccia d’acqua e le piccole molecole migrano sul tessuto. Quindi il dispositivo inserisce il campione di acqua in uno strumento chiamato spettrometro di massa, che rileva migliaia di molecole come impronta molecolare.
Il processo non è invasivo per i pazienti. “Durante la progettazione della penna MasSpec, abbiamo assicurato che il tessuto rimanga intatto entrando in contatto solo con l’acqua e la punta di plastica della penna MasSpec“, dice Zhang. “Il risultato è un dispositivo medico biocompatibile e automatizzato che speriamo sia utilizzato negli ospedali molto presto“.
Questa ricerca è stata realizzata da un team interdisciplinare, unendo i settori della chimica, dell’ingegneria e della medicina. Il team della UT di Austin ha presentato domande di brevetto per gli Stati Uniti e stanno ora lavorando per registrare brevetti mondiali.
Nel futuro
Il team spera di iniziare a sperimentare questa nuova tecnologia durante gli interventi chirurgici oncologici già nel 2018.
Fonti:
https://news.utexas.edu/2017/09/06/new-device-accurately-identifies-cancer-in-seconds