un veloce, una tecnica poco costosa ma sensibile per rilevare i marcatori del cancro sta avvicinando i ricercatori a una "biopsia liquida", un test che utilizza un piccolo campione di sangue o siero per rilevare il cancro, piuttosto che il prelievo di tessuto invasivo normalmente utilizzato per la diagnosi.

I ricercatori dell'Università dell'Illinois hanno sviluppato un metodo per catturare e contare i microRNA associati al cancro, o minuscoli frammenti di molecole messaggere che vengono essudati dalle cellule e possono essere rilevati nel sangue o nel siero, con risoluzione di singola molecola. Il team ha pubblicato i suoi risultati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

"Le cellule cancerose contengono mutazioni genetiche che consentono loro di proliferare senza controllo e di eludere il sistema immunitario, e alcune di queste mutazioni si manifestano nei microRNA, " ha detto il leader dello studio Brian Cunningham, un professore dell'Illinois di ingegneria elettrica e informatica. Cunningham dirige anche l'Holonyak Micro and Nanotechnology Lab dell'Illinois.

"Esistono specifiche molecole di microRNA la cui presenza e concentrazione è nota per essere correlata alla presenza e all'aggressività di specifici tipi di cancro, quindi sono conosciuti come biomarcatori che possono essere la molecola bersaglio per un test diagnostico, " Egli ha detto.

Il gruppo di Cunningham ha sviluppato una tecnica denominata Photonic Resonator Absorption Microscopy per catturare e contare i biomarcatori di microRNA. In collaborazione con il professor Manish Kohli presso il Moffitt Cancer Center in Florida, hanno testato la PRAM su due microRNA che sono noti marcatori per il cancro alla prostata.

Hanno scoperto che era abbastanza sensibile da rilevare piccole quantità che sarebbero presenti nel siero di un paziente, ma anche abbastanza selettivo da rilevare il marcatore tra un cocktail di molecole che sarebbero presenti anche nel siero.

"Una delle principali sfide del biorilevamento è mantenere la sensibilità e la selettività allo stesso tempo, " disse Nantao Li, uno studente laureato e co-primo autore. "Vuoi che sia abbastanza sensibile da rilevare quantità molto piccole, ma non vuoi che raccolga ogni RNA nel sangue. Vuoi che questa sequenza specifica sia il tuo obiettivo".

La PRAM raggiunge entrambe le qualità combinando una sonda molecolare e un sensore a cristalli fotonici. La sonda si accoppia in modo molto specifico a un microRNA designato e ha un cappuccio protettivo che si stacca quando trova e si lega al biomarcatore bersaglio. L'estremità esposta della sonda può quindi legarsi al sensore, producendo un segnale visibile attraverso un microscopio.

Ogni singola sonda che si lega invia un segnale separato che i ricercatori possono contare. Ciò significa che i ricercatori sono in grado di rilevare quantità molto più piccole rispetto ai metodi tradizionali come la fluorescenza, che devono superare una certa soglia per emettere un segnale misurabile. Essere in grado di contare ogni biomarcatore comporta anche l'ulteriore vantaggio di consentire ai ricercatori di monitorare i cambiamenti nella concentrazione del biomarcatore nel tempo.

"Con PRAM, spruzziamo un campione in una soluzione e otteniamo una lettura entro due ore, " ha detto il ricercatore post-dottorato Taylor Canady, co-primo autore dello studio. "Altre tecnologie che producono letture di singole molecole richiedono un'elaborazione aggiuntiva e passaggi aggiuntivi, e richiedono un giorno o più di attesa. La PRAM sembra qualcosa che potrebbe essere clinicamente molto più fattibile. Inoltre, utilizzando un segnale ottico invece della fluorescenza, potremmo un giorno costruire un dispositivo miniaturizzato che non ha bisogno di un tecnico di laboratorio qualificato."

L'approccio PRAM potrebbe essere adattato a diversi microRNA o altri biomarcatori, dicono i ricercatori, ed è compatibile con le piattaforme di microscopi esistenti.

"Questo approccio rende l'idea di eseguire una 'biopsia liquida' per molecole correlate al cancro a bassa concentrazione un passo più vicino alla realtà, " Ha detto Cunningham. "Questo progresso dimostra che è possibile avere un metodo economico e di routine che è abbastanza sensibile da richiedere solo una goccia di sangue. I risultati del test potrebbero dire a un medico se un regime di chemioterapia sta funzionando, se il cancro di una persona sta sviluppando una nuova mutazione che lo renderebbe resistente a un farmaco, o se una persona che era stata precedentemente curata per il cancro potrebbe avere una remissione".