Grazie alla capacità di mappare decine di biomarcatori contemporaneamente, un nuovo metodo potrebbe trasformare i test per patologie quali malattie cardiache e cancro.
Attualmente, molte malattie vengono diagnosticate mediante esami del sangue che cercano un biomarcatore (come una proteina o un'altra piccola molecola) o, al massimo, un paio di biomarcatori dello stesso tipo.
Il nuovo metodo, sviluppato dagli scienziati dell’Imperial College di Londra in una collaborazione di ricerca con Oxford Nanopore Technologies (Oxford Nanopore), può analizzare dozzine di biomarcatori di diverso tipo contemporaneamente. Ciò consentirebbe potenzialmente ai medici di raccogliere maggiori informazioni sulla malattia di un paziente.
Ad esempio, gli attuali test per l’insufficienza cardiaca cercano un paio di proteine comuni per stabilire se la condizione è presente. Il nuovo metodo è stato in grado di rilevare inoltre 40 diversi tipi di molecole di miRNA, che hanno il potenziale per essere utilizzate come una nuova classe di biomarcatori. Può esaminare simultaneamente proteine, piccole molecole come neurotrasmettitori e miRNA dallo stesso campione clinico, fornendo dati completi per una diagnosi più precisa.
I risultati dell'utilizzo del nuovo test in questo modo con il sangue di partecipanti sani, per uno studio di prova, sono stati pubblicati su Nature Nanotechnology .
La co-autrice Caroline Koch, del Dipartimento di Chimica dell'Imperial, ha dichiarato:"Ci sono molti modi diversi per arrivare allo scompenso cardiaco, ma si spera che il nostro test fornisca un modo rapido e a basso costo per scoprirlo e aiutare a guidare opzioni di trattamento. Questo tipo di risultato è possibile con meno di un millilitro di sangue. È anche un metodo molto adattabile in modo che, modificando i biomarcatori target, possa essere utilizzato per rilevare le caratteristiche di malattie tra cui il cancro e le condizioni neurodegenerative.>
Il co-primo autore Ben Reilly-O'Donnell, del National Heart and Lung Institute dell'Imperial, ha aggiunto:"La capacità di monitorare diversi tipi di molecole contemporaneamente, nello stesso campione, offre un netto vantaggio rispetto ai metodi di analisi tradizionali". ."
Codifica a barre del DNA
Il test funziona mescolando il campione di sangue con i "codici a barre" del DNA. Si tratta di piccoli tag costituiti da brevi sequenze di DNA, ciascuno dei quali codifica una sonda unica progettata per attaccarsi a un biomarcatore diverso. Una volta miscelati il campione e i codici a barre, la soluzione risultante viene iniettata in un dispositivo portatile a basso costo precedentemente sviluppato da Oxford Nanopore:il MinION.
Il dispositivo Oxford Nanopore contiene una cella a flusso, contenente una serie di nanopori – fori molto piccoli – in grado di leggere la firma elettrica da ciascun codice a barre del DNA che li attraversa. Il complesso segnale elettrico prodotto dal dispositivo viene interpretato da un algoritmo di apprendimento automatico per identificare il tipo e la concentrazione di ciascun biomarcatore presente nel campione.
I codici a barre del DNA utilizzati per ciascun test possono essere realizzati su ordinazione, specificatamente per i biomarcatori che devono essere analizzati per caratterizzare la malattia da testare. L'uso dei codici a barre del DNA elimina inoltre la necessità di una preparazione dei campioni complessa e dispendiosa in termini di tempo, che può anche introdurre errori di campionamento.
Il ricercatore capo, il professor Joshua Edel, del Dipartimento di Chimica dell'Imperial, ha dichiarato:"Lavorando con Oxford Nanopore Technologies, siamo stati in grado di prendere la loro piattaforma esistente e innovare il modo in cui può essere utilizzata, con l'aggiunta di codici a barre del DNA e apprendimento automatico per capire i risultati."
Il ricercatore co-responsabile Dr. Alex Ivanov, anch'egli del Dipartimento di Chimica dell'Imperial, ha aggiunto:"In linea di principio, siamo vicini a rendere possibile una tecnologia adatta alle cliniche, dove, a lungo termine, speriamo che possa fornire una ricchezza di informazioni personalizzate per pazienti con una serie di condizioni."
Dopo aver dimostrato che questo metodo può misurare con successo 40 molecole di miRNA nel sangue di pazienti sani, il team sta ora lavorando con campioni clinici di pazienti con insufficienza cardiaca per convalidare i risultati. Test regolari come questo potrebbero anche aiutare i medici a stabilire i valori di base dei singoli pazienti per i comuni biomarcatori del sangue.
Il metodo può essere utile per accelerare la diagnosi in due modi:oltre a misurare più biomarcatori contemporaneamente, può anche aiutare a trovarne nuovi. Sebbene attualmente solo una manciata di biomarcatori siano convalidati per la diagnosi delle malattie cardiache, misurando simultaneamente 40 tipi di miRNA di interesse, il team potrebbe anche vedere quali di questi sono rilevanti e potrebbero essere convalidati con ulteriori test.
Ulteriori informazioni: Sequenziamento di nanopori di sonde con codice a barre del DNA per il rilevamento altamente multiplex di microRNA, proteine e piccoli biomarcatori, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01479-z. www.nature.com/articles/s41565-023-01479-z
Informazioni sul giornale: Nanotecnologia naturale
Fornito dall'Imperial College London
