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Dispositivo rivoluzionario rileva il cancro nelle urine: svolta per la diagnosi precoce

Ricercatori sudcoreani hanno sviluppato un innovativo dispositivo in grado di diagnosticare il cancro attraverso l’analisi delle urine. Ecco come funziona.
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A cura di Andrea Centini
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Scienziati della Corea del Sud hanno creato un rivoluzionario dispositivo in grado di rilevare il cancro con elevata precisione attraverso una semplice analisi delle urine. In parole semplici, lo strumento è in grado di identificare la firma biologica dei tumori nel fluido corporeo, analizzando i metaboliti prodotti dal metabolismo alterato dalla malattia. Al momento lo strumento è stato testato solo per due forme di neoplasie, il tumore alla prostata e quello al pancreas, tuttavia in futuro potrebbe essere "addestrato" attraverso l'apprendimento profondo (un sistema di intelligenza artificiale) anche a riconoscere le biofirme di altre patologie oncologiche. Poiché la diagnosi precoce è fondamentale nella sopravvivenza al cancro, poter fare screening rapidi attraverso campioni biologici di urina – facilmente ottenibili da chiunque – può rappresentare una svolta per abbattere i tassi di mortalità.

A mettere a punto l'innovativo dispositivo, al momento solo sperimentale, è stato un team di ricerca sudcoreano guidato da scienziati del Korea Institute of Materials Science (KIMS) di Changwon, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell'Università della Scienza e della Tecnologia di Pohang, della Divisione di Chirurgia Epatobilio-Pancreatica del Samsung Medical Center, dell'Università Kyung Hee e di altri istituti. Gli scienziati, coordinati dal professor Ho Sang Jung, docente presso il Dipartimento di Bio-Convergenza del KIMS, hanno sviluppato il dispositivo potenziando e miniaturizzando una tecnologia già esistente, per permetterne un rapido utilizzo sul campo abbattendo costi e dimensioni.

Nello specifico, hanno sviluppato un sensore di scattering Raman o effetto Raman – una tecnologia basata sui fotoni che fornisce informazioni chimiche e molecolari di un composto – che amplifica in modo estremo il segnale ottico dei metaboliti presenti nell'urina, rendendoli molto più evidenti. L'amplificazione è infatti di oltre 1 miliardo di volte. Una volta irradiato il campione, posto su una striscia di nanomateriali simili a carta porosa chiamati three-dimensional plasmonic coral nanoarchitecture o 3D-PCN, i metaboliti presenti vengono amplificati a tal punto da permettere ai medici di capire se sono presenti i sottoprodotti del cancro oppure no. La tecnologia è ad elevatissima specificità e sensibilità clinica; ciò significa che abbatte il rischio di potenziali falsi positivi e falsi negativi. Il dispositivo coniuga la praticità di una striscia per il test delle urine a un avanzato sistema Raman, portatile e preciso. Sono sufficienti appena 10 microlitri (un milionesimo di Litro) di urina per eseguire il test diagnostico.

Il funzionamento del dispositivo diagnostico. Credit: Korea Institute of Materials Science (KIMS)
Il funzionamento del dispositivo diagnostico. Credit: Korea Institute of Materials Science (KIMS)

Come specificato, grazie al machine learning (l'apprendimento profondo), in futuro sarà possibile espandere la capacità di rilevamento anche ad altre forme tumorali, ma prima, naturalmente, lo strumento dovrà superare la fase della sperimentazione e passare alla commercializzazione vera e propria. Quando sarà disponibile per tutti potrebbe rappresentare il primo passaggio di uno screening, da affiancare a metodi tradizionali in caso di esito positivo dai metaboliti.

La diagnosi precoce di tumori difficili da rilevare, oltre che per i pazienti, avrà anche importanti benefici economici per i sistemi sanitari, come spiegato dall'autore principale dello studio. “Nel caso di tumori in cui il metodo di diagnosi non è ben noto, come il cancro al pancreas, è difficile rilevarli e il tasso di sopravvivenza dopo la diagnosi iniziale è basso. È noto che 14 malati di cancro al pancreas muoiono ogni giorno in Corea e il costo economico per persona è di circa 63 milioni di won all'anno (46mila Euro al cambio attuale NDR)”, ha dichiarato il professor Ho Sang Jung in un comunicato stampa. “Poiché la diagnosi precoce è la più importante per malattie incurabili come il cancro, ci aspettiamo che questa tecnologia fornisca un nuovo metodo diagnostico”, ha chiosato l'esperto. I dettagli della ricerca “3D plasmonic coral nanoarchitecture paper for label-free human urine sensing and deep learning-assisted cancer screening” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica specializzata Biosensors and Bioelectronics.

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