Coaguli di sangue pericolosi per la vita possono formarsi in chiunque resti seduto a lungo su un aereo, è costretto a letto mentre si riprende da un intervento chirurgico, o prende determinati farmaci.

Non esiste un modo semplice e veloce per diagnosticare questi coaguli, che spesso rimangono inosservati fino a quando non si liberano e causano un ictus o un infarto. Però, la nuova tecnologia del MIT potrebbe presto cambiare le cose:un team di ingegneri ha sviluppato un modo per rilevare i coaguli di sangue utilizzando un semplice test delle urine.

La diagnostica non invasiva, descritto in un recente numero della rivista ACS Nano , si basa su nanoparticelle che rilevano la presenza di trombina, un fattore chiave della coagulazione del sangue.

Un tale sistema potrebbe essere utilizzato per monitorare i pazienti ad alto rischio di coaguli di sangue, dice Sangeeta Bhatia, autore senior dell'articolo e professore di biochimica John e Dorothy Wilson.

"Alcuni pazienti sono più a rischio di coagulazione, ma gli esami del sangue esistenti non sono costantemente in grado di rilevare la formazione di nuovi coaguli, "dice Bhatia, che è anche un membro associato anziano del Broad Institute e membro del Koch Institute for Integrative Cancer Research e dell'Istituto per l'ingegneria e la scienza medica (IMES) del MIT.

Gli autori principali del documento sono Kevin Lin, uno studente laureato in ingegneria chimica, e Gabriel Kwong, un postdoc in IMES. Altri autori sono Andrew Warren, uno studente laureato in Scienze e tecnologie della salute (HST), e l'ex postdoc di HST David Wood.

Rilevamento della trombina

La coagulazione del sangue è prodotta da una complessa cascata di interazioni proteiche, culminante nella formazione di fibrina, una proteina fibrosa che sigilla le ferite. L'ultimo passaggio di questo processo, la conversione del fibrinogeno in fibrina, è controllato da un enzima chiamato trombina.

Gli attuali test per la coagulazione del sangue sono molto indiretti, dice Bhatia. Uno, noto come test del D-dimero, ricerca la presenza di sottoprodotti di fibrina, che indica che un coagulo viene scomposto, ma non rileverà la sua formazione iniziale.

Bhatia e i suoi colleghi hanno sviluppato il loro nuovo test basato su una tecnologia che hanno segnalato per la prima volta l'anno scorso per la diagnosi precoce del cancro del colon-retto. "Ci siamo resi conto che la stessa tecnologia esatta avrebbe funzionato per i coaguli di sangue, " dice. "Così abbiamo fatto il test che avevamo sviluppato prima, che è una nanoparticella iniettabile, e ne ha fatto un sensore di trombina."

Il sistema è costituito da nanoparticelle di ossido di ferro, che la Food and Drug Administration ha approvato per uso umano, rivestiti con peptidi (brevi proteine) che sono specializzati per interagire con la trombina. Dopo essere stato iniettato nei topi, le nanoparticelle viaggiano in tutto il corpo. Quando le particelle incontrano la trombina, la trombina scinde i peptidi in una posizione specifica, rilasciando frammenti che vengono poi escreti nelle urine degli animali.

Una volta raccolte le urine, i frammenti proteici possono essere identificati trattando il campione con anticorpi specifici per tag peptidici inclusi nei frammenti. I ricercatori hanno dimostrato che la quantità di questi tag trovati nelle urine è direttamente proporzionale al livello di coagulazione del sangue nei polmoni dei topi.

Nella versione precedente del sistema, segnalato lo scorso dicembre in Biotecnologie naturali , i ricercatori hanno utilizzato la spettrometria di massa per distinguere i frammenti in base alla loro massa. Però, testare i campioni con gli anticorpi è molto più semplice ed economico, dicono i ricercatori.

Screening rapido

Bhatia dice che prevede due possibili applicazioni per questo tipo di test. Uno è lo screening dei pazienti che si presentano al pronto soccorso lamentando sintomi che potrebbero indicare un coagulo di sangue, consentendo ai medici di valutare rapidamente tali pazienti e determinare se sono necessari più test.

"In questo momento semplicemente non sanno come definire in modo efficiente su chi fare il lavoro più ampio. È una di quelle cose che non puoi permetterti di perdere, in modo che i pazienti possano sottoporsi a esami inutilmente costosi, "dice Bhatia.

Un'altra applicazione è il monitoraggio di pazienti ad alto rischio di coagulo, ad esempio persone che devono passare molto tempo a letto per riprendersi da un intervento chirurgico. Bhatia sta lavorando a un test delle urine con strisce reattive, simile a un test di gravidanza, che i medici potrebbero dare ai pazienti quando tornano a casa dopo l'intervento.

"Se un paziente è a rischio di trombosi, potresti mandarli a casa con una confezione da 10 di questi bastoncini e dire:'Pipì su questo ogni altro giorno e chiamami se diventa blu, '" lei dice.

La tecnologia potrebbe anche essere utile per prevedere la ricorrenza di coaguli, dice Henri Spronk, un assistente professore di biochimica presso l'Università di Maastricht nei Paesi Bassi.

"Alti livelli di marcatori di attivazione sono stati correlati a trombosi ricorrenti, ma non hanno una buona sensibilità o specificità. Attraverso l'applicazione delle nanoparticelle, se dimostrato ben tollerato e non tossico, alterazioni nei normali bassi livelli di generazione fisiologica di trombina potrebbero essere facilmente rilevate, "dice Spronk, che non faceva parte del gruppo di ricerca.

Bhatia prevede di lanciare una società per commercializzare la tecnologia, con il finanziamento del Deshpande Center for Technological Innovation del MIT. Altre applicazioni per il sistema di nanoparticelle potrebbero includere il monitoraggio e la diagnosi del cancro. Potrebbe anche essere adattato per monitorare il fegato, polmonare, e fibrosi renale, dice Bhatia.

Il documento è intitolato "Nanoparticelle che rilevano l'attività della trombina come biomarcatori urinari sintetici di trombosi".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.