Talpa artificiale come sistema di allarme precoce

Insieme alle malattie cardiovascolari, il cancro è oggi la prima causa di morte nei Paesi industrializzati. Molte delle persone colpite vengono diagnosticate solo quando il tumore è già in fase avanzata. Questo spesso riduce enormemente le possibilità di cura: il tasso di guarigione per il cancro alla prostata è del 32%, per il cancro al colon solo dell'11%. Se questi tumori potessero essere individuati in modo affidabile e in fase precoce, non solo si salverebbero delle vite, ma si ridurrebbe anche il numero di terapie costose e stressanti.

I ricercatori guidati da Martin Fussenegger, professore presso il Dipartimento biosistemi e ingegneria all'ETH di Zurigo, hanno ora presentato una possibile soluzione a questo problema: una rete genetica sintetica che agisce come un sistema di allarme precoce. Rileva i quattro tipi di cancro più comuni - prostata, polmone, colon e seno - in una fase molto precoce, ovvero quando i livelli di calcio nel sangue sono già elevati a causa dell'avvicinarsi del tumore.

L'eccesso di calcio innesca la produzione di melanina

Il sistema di allerta precoce consiste in una rete genetica che i biotecnologi hanno incorporato nelle cellule del corpo umano e che hanno poi confezionato in un impianto. La rete genetica incapsulata viene poi impiantata sotto la pelle, dove monitora in modo permanente il livello di calcio nel sangue.

Non appena il livello di calcio supera un certo valore soglia per un periodo di tempo prolungato, si mette in moto una cascata di segnali che innesca la produzione di melanina, la sostanza abbronzante propria dell'organismo, nelle cellule geneticamente modificate. Di conseguenza, si forma un neo marrone sulla pelle, visibile a occhio nudo.

Il neo compare molto prima che il cancro corrispondente possa essere diagnosticato con i metodi convenzionali. "Chi porta un impianto dovrebbe quindi rivolgersi a un medico per ulteriori chiarimenti quando compare il neo", spiega Fussenegger. La macchia non è un motivo di panico: "Il neo non significa che la persona morirà presto", sottolinea l'ETH. La macchia significa semplicemente che sono necessari degli accertamenti ed eventualmente un trattamento".

I ricercatori hanno utilizzato il calcio come indicatore dello sviluppo dei quattro tipi di cancro. Il calcio è altamente regolato nell'organismo. Le ossa, ad esempio, fungono da tampone in grado di compensare le differenze di concentrazione. Tuttavia, un'eccessiva quantità di calcio nel sangue potrebbe essere foriera di uno dei quattro tipi di cancro.

La diagnosi precoce aumenta le possibilità

"La diagnosi precoce aumenta notevolmente le possibilità di sopravvivenza", afferma Fussenegger. Se il cancro al seno viene individuato precocemente, ad esempio, le possibilità di guarigione sono del 98%; se invece il tumore viene diagnosticato troppo tardi, solo una donna su quattro ha buone possibilità di guarigione. "Al giorno d'oggi, la maggior parte delle persone si rivolge al medico solo quando un tumore causa loro problemi. Purtroppo, spesso è già troppo tardi".

L'impianto ha anche un altro vantaggio: "Viene utilizzato principalmente per l'automonitoraggio e sarebbe quindi economicamente vantaggioso", afferma il professore dell'ETH. Tuttavia, se non si vuole esporsi a uno stress costante, si potrebbe anche utilizzare un impianto la cui macchia può essere riconosciuta solo con una luce rossa. "In questo caso, anche il medico potrebbe effettuare il controllo periodico".

Lo svantaggio è che la durata di vita di un impianto di questo tipo è stata finora limitata, come ha rilevato Fussenegger in letteratura. "Secondo altri studi, le cellule viventi incapsulate durano circa un anno. Dopodiché, devono essere inattivate e sostituite".

Un sistema di allarme versatile

Per ora l'impianto di allarme precoce è un prototipo; i risultati appena pubblicati sulla rivista "pagina esternaScienza Medicina Traslazionale" ha pubblicato uno studio di fattibilità sull'argomento. I ricercatori hanno testato il loro sistema di allarme precoce in un modello di topo e sulla cotenna di maiale. Il sistema ha funzionato in modo affidabile. Le macchie epatiche si sviluppavano solo quando la concentrazione di calcio era elevata.

Gli scienziati di Basilea sono ben lontani dalla sperimentazione sull'uomo. "L'ulteriore sviluppo e, soprattutto, gli studi clinici sono complessi e costosi, cosa che come gruppo di ricerca non possiamo permetterci", afferma il professore dell'ETH. Tuttavia, egli vuole promuovere la traduzione dei suoi sviluppi in futuro, in modo che un giorno portino a prodotti utilizzabili. Secondo lui, ci vorranno almeno dieci anni di ricerca e sviluppo per portare un impianto diagnostico per il cancro alla maturità del mercato.

Il concetto di "tatuaggio biomedico", come Fussenegger chiama questa nuova invenzione, potrebbe essere trasferito anche ad altre malattie che si sviluppano gradualmente, come le malattie neurodegenerative o i disturbi ormonali. In linea di principio, i ricercatori possono sostituire il sensore molecolare per misurare biomarcatori diversi dal calcio.