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  • La nuova tecnica dei nanopori offre la prova del concetto precedente, rilevamento del tumore più sicuro

    Rilevazione specifica di Point-Mutation-Position mediante nanopori biologici. Credito:Ryuji Kawano, TUAT

    Negli ultimi anni, un metodo di biopsia non invasivo chiamato biopsia liquida ha mostrato risultati promettenti come potenziale alternativa alla biopsia tissutale, attualmente il gold standard nel rilevamento e nella diagnosi del cancro. Un campione di biopsia tissutale, tradizionalmente raccolto attraverso una procedura chirurgica che può richiedere l'anestesia generale, accompagnato dal rischio di complicanze che possono verificarsi da qualsiasi intervento chirurgico, dal dolore fino all'infezione e alla polmonite, viene in genere testato per variazioni genetiche specifiche, chiamate anche mutazioni, che può offrire informazioni su un chiaro trattamento ottimale per quel cancro.

    biopsie liquide, d'altra parte, identificare la presenza di frammenti di DNA tumorale o cellule circolanti nei fluidi corporei come il sangue, urina o saliva, chiamato DNA tumorale circolante (ctDNA), e risparmia ai pazienti danni inutili. Sfortunatamente, la minuscola quantità di ctDNA nei fluidi corporei e la loro natura di breve durata rimangono una sfida per le applicazioni nella vita reale.

    Ma i ricercatori biotecnologici dell'Università di agricoltura e tecnologia di Tokyo (TUAT) hanno sviluppato una tecnica a nanopori che, negli esami di laboratorio, ha mostrato il potenziale per offrire un potente, strumento rapido e semplice per il rilevamento delle mutazioni.

    I risultati sono stati pubblicati il ​​9 agosto, 2020, nella rivista peer-reviewed Piccoli metodi .

    misurazioni nanopori, una tecnologia di sequenziamento genetico di terza generazione, passa una molecola di DNA attraverso un foro su nanoscala, o "poro". Mentre transita nel poro, le basi nucleotidiche del DNA (adenina [A], citosina [C], guanina [G], o timina [T]) provocano cambiamenti di carica elettrica che sono specifici di ciascuna di queste basi e che possono essere catalogati, proprio come far passare la sabbia attraverso una serie di vagli. La tecnologia Nanopore può anche rilevare la traslocazione, o scambio di materiale genetico, di brevi filamenti di DNA tramite un blocco della corrente elettrica quando il poro è aperto. In entrambi i casi, i tempi di esecuzione delle misurazioni di seconda generazione durano da 4 a 9 giorni. Ma le misurazioni dei nanopori avvengono in tempo reale.

    La tecnica dei nanopori rapida ed economica viene spesso utilizzata per il sequenziamento dell'intero genoma, ma il suo uso per l'analisi del ctDNA rimane sottosviluppato. Il sequenziamento dei nanopori è esperto in lunghe lunghezze di lettura (> 10, 000-50, 000 tonnellate). Il sequenziamento del ctDNA (~ 150 bp) richiede un'elaborazione in una fase precedente, come la fornitura di più copie del ctDNA originale per allungare i bersagli. Mentre sono stati fatti tentativi di approcci che utilizzano la tecnologia dei nanopori per il rilevamento diretto del ctDNA, e sono in grado di riconoscere la presenza o l'assenza di una singola mutazione genetica, finora, non sono stati in grado di riconoscere la posizione di questa mutazione.

    Il metodo TUAT, sulla base dell'analisi statistica del tempo necessario per decomprimere il codice genetico, e del blocco della corrente, permettendo di identificare sia la presenza che la posizione di una mutazione. Finora è stato utilizzato solo su brevi strisce di materiale genetico, o oligonucleotidi, non nelle biopsie liquide del mondo reale.

    "Questo è ancora in fase di proof-of-concept, ma è eccitante non solo perché potrebbe consentire un rilevamento anticipato, " disse Ryuji Kawano, uno dei due ingegneri responsabili dell'ideazione del nuovo metodo, "ma la tecnica potrebbe essere utilizzata per valutare il grado di metastasi [crescita del cancro] rispetto all'efficacia dei farmaci antitumorali".

    I ricercatori ora sperano di lavorare con le istituzioni mediche per verificare e catalogare la posizione delle mutazioni nel ctDNA di molti diversi tipi di cancro al fine di sviluppare questo metodo come semplice metodo diagnostico per un'ampia gamma di occorrenze della malattia.


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