Figura 2:Concetto di tecnologia di imprinting molecolare. Credito:Università di Kobe
Gli esosomi regolano la comunicazione intercellulare nei tumori, e stanno attirando l'attenzione come potenziale biomarcatore del cancro. Un gruppo di ricerca giapponese ha sviluppato un metodo altamente sensibile per rilevare questi esosomi che potrebbe potenzialmente contribuire alla diagnosi precoce del cancro.
Il gruppo di ricerca si è concentrato sulla facoltà del Centro di ingegneria per la fabbricazione di dispositivi medici dell'Università di Kobe, guidato dal Professor Toshifumi Takeuchi (Kobe University Graduate School of Engineering) e dal Professor Ryohei Sasaki (Kobe University Hospital), in collaborazione con Kazuyuki Hamada (System Instruments Co., srl). I risultati sono stati pubblicati il 3 gennaio in Angewandte Chemie Edizione Internazionale , e presenti sulla copertina interna del diario (Figura 1).
Gli esosomi sono vescicole di membrana costituite da doppio strato lipidico che misurano solo circa 100 nanometri e vengono scaricate da varie cellule. Gli esosomi secreti dalle cellule tumorali sono strettamente legati alla migrazione del cancro, invasione, e metastasi. Esaminando questi esosomi secreti dal cancro, potremmo essere in grado di sviluppare un nuovo metodo per la diagnosi precoce del cancro.
Gli attuali metodi di analisi degli esosomi comportano procedure complicate e che richiedono tempo, compresa una combinazione di ultracentrifugazione e separazione per affinità. Se potessimo differenziare gli esosomi secreti dal cancro da altri esosomi nei fluidi corporei senza complicati pretrattamenti, ciò consentirebbe un semplice test per la diagnosi precoce del cancro.
Figura 3:chip di rilevamento dell'esosoma. Un anticorpo selettivo per una proteina di membrana sugli esosomi e un colorante fluorescente che trasduce gli eventi di legame in un cambiamento di fluorescenza sono stati introdotti nella cavità di legame dell'esosoma. Credito:Università di Kobe
Utilizzando la tecnologia di imprinting molecolare (Figura 2), il team ha preparato un film polimerico artificiale di circa 30 nanometri, possedere cavità delle dimensioni di un esosoma sopra il substrato di vetro (una cavità che si lega all'esosoma). Quindi, utilizzando la propria tecnologia di post-imprinting, i ricercatori hanno introdotto selettivamente anticorpi in grado di riconoscere le proteine di membrana sulla superficie degli esosomi, e molecole fluorescenti che possono riportare informazioni sul legame dell'esosoma. Ciò ha portato a un chip di rilevamento dell'esosoma (Figura 3), un rivoluzionario, chip di rilevamento della fluorescenza altamente sensibile che combina anticorpi e materiali artificiali. Riconosce le proteine di membrana sugli esosomi, cattura gli esosomi, e riporta le informazioni tramite i cambiamenti nella fluorescenza.
Per semplificare l'analisi degli esosomi utilizzando questa piattaforma di rilevamento basata sulla fluorescenza, il team ha collaborato con System Instruments Co., Ltd. per creare un dispositivo che automatizza l'intero processo di analisi (Figura 4). Questo strumento è un microscopio a fluorescenza montato su telecamera CMOS ad alta sensibilità dotato di un braccio robotico 3-D. Con una punta di pipetta di tipo piatto su misura inserita con il substrato di rilevamento dell'esosoma, può eseguire automaticamente l'aspirazione, scarico, rilevamento della fluorescenza e pulizia del substrato dei campioni. Utilizzando questa attrezzatura, senza pretrattamento ed entro 10 minuti, il team ha ottenuto un rilevamento ad alta sensibilità senza precedenti di 6 picogrammi per millilitro. Questa tecnologia ci consente di rilevare circa 150 esosomi in 10 microlitri, un livello di sensibilità che supera di gran lunga le tecniche di misurazione precedentemente riportate.
Figura 4:strumento di analisi automatica dell'esosoma. Credito:Università di Kobe
Per la diagnosi precoce del cancro, abbiamo bisogno di controlli preliminari prima che la malattia prenda piede, ma attualmente la complessità di questi controlli fa sì che solo una piccola parte delle persone venga sottoposta a screening. Lo strumento sviluppato in questo studio facilita l'analisi degli esosomi nei fluidi corporei. "Andando avanti, raccoglieremo campioni clinici su larga scala ed effettueremo analisi degli esosomi, " commenta il professor Takeuchi. "Se si può verificare che l'analisi degli esosomi secreti dal cancro è utile negli screening del cancro, questo contribuirà ad aumentare il numero di proiezioni. Può essere applicato anche ai test sul cancro, efficacia del trattamento, previsioni di trasferimento del cancro, e prognosi post-trattamento".
