Utilizzando un dispositivo di imaging molecolare portatile in combinazione con nanoparticelle magnetiche e uno smartphone, un team di ricercatori del Massachusetts General Hospital e della Harvard Medical School ha sviluppato un rapido, metodo portatile e potenzialmente poco costoso per rilevare il cancro da campioni di biopsia umana. I primi risultati ottenuti utilizzando biopsie di precisione prelevate da pazienti affetti da cancro mostrano che questo dispositivo supera i metodi patologici tradizionali, sia in termini di velocità che di accuratezza diagnostica.
Ralph Weißleder, ricercatore co-principale del MIT-Harvard Center for Cancer Nanotechnology Excellence, ha guidato questo progetto di sviluppo. Lui e i suoi colleghi hanno pubblicato i risultati del loro lavoro sulla rivista Scienza Medicina Traslazionale .
Tipicamente, il cancro viene diagnosticato raccogliendo campioni di tessuto umano, rimosso chirurgicamente o tramite un ago sottile inserito in un nodulo, e inviare i campioni a un laboratorio di istopatologia, dove nel corso di diversi giorni il campione viene analizzato utilizzando varie colorazioni tissutali che evidenziano le caratteristiche cellulari caratteristiche dei tumori per la visualizzazione al microscopio. Tale analisi non richiede solo tempo, è semiquantitativo nella migliore delle ipotesi e richiede l'esperienza tecnica di un patologo esperto.
Il nuovo approccio alla diagnosi del cancro introdotto dal Dr. Weissleder e dai suoi collaboratori si basa sulla squisita sensibilità offerta dalla spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR), una tecnica analitica utilizzata abitualmente dai chimici per caratterizzare molecole complesse e che costituisce la base della risonanza magnetica (MRI). Ma invece di usare uno standard, macchina NMR da tavolo, il team di Mass General ha progettato e costruito una macchina NMR portatile molto meno costosa che si interfaccia con un dispositivo microfluidico e invia i suoi risultati a uno smartphone, che viene utilizzato anche per controllare il dispositivo. Il dispositivo è in grado di rilevare la presenza di più nanoparticelle magnetiche, ciascuno progettato per legarsi a uno specifico marcatore molecolare associato al tumore.
Nella prima fase di valutazione, i ricercatori hanno analizzato biopsie con ago sottile prelevate da 50 pazienti sospettati di avere tumori addominali maligni. Dopo una rapida fase preparatoria, la sospensione delle cellule della biopsia è stata trattata con una miscela di nanoparticelle magnetiche, ciascuno progettato per legarsi a uno dei nove biomarcatori specifici del cancro, e poi iniettato nei canali microfluidici del dispositivo. I segnali di dati dalla macchina microNMR sono stati inviati in modalità wireless a uno smartphone per l'analisi e la lettura. Lo strumento ha identificato correttamente tutti i 44 campioni diagnosticati come maligni dall'istopatologia standard.
Sulla base dei dati generati in questa prima serie di esperimenti, i ricercatori hanno analizzato biopsie con ago sottile di altri 20 pazienti utilizzando solo quattro delle nanoparticelle etichettate. I risultati di questo esperimento sono stati ancora migliori, dimostrando un'accuratezza diagnostica del 96%, superando di gran lunga l'accuratezza dell'84% dell'istopatologia, il gold standard della diagnosi del cancro. Inoltre, il dispositivo microNMR-smartphone fornisce una diagnosi entro un'ora, rispetto a tre giorni per ottenere i risultati dell'istopatologia.
Questo lavoro, che è dettagliato in un documento intitolato, "Micro-NMR per l'analisi molecolare rapida di campioni di tumore umano, " è stato in parte sostenuto dalla NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, un'iniziativa globale progettata per accelerare l'applicazione delle nanotecnologie alla prevenzione, diagnosi, e cura del cancro. Un abstract di questo articolo è disponibile sul sito web della rivista.
