Screening per tumori e malattie gravi semplicemente soffiando in un tubo: qualcosa di possibile e non troppo lontano
Nel futuro prossimo della medicina, grazie alle nuove tecnologie, lo screening per tumori e malattie gravi potrebbe essere eseguito tramite un semplice test respiratorio, simile a quello dell’alcol, che fornisce risposte in pochi minuti. Questo l’obiettivo della ricerca che sta portando avanti il Laboratorio PolySense del Dipartimento Interateneo di Fisica dell’Università Aldo Moro di Bari e del Politecnico di Bari. Si tratta dell’unico Dipartimento di Fisica del sud Italia ad essere insignito dal ministero dell’Università con la qualifica di Dipartimento di eccellenza 2023-2027.
Il laboratorio, sotto la guida del professor Vincenzo Spagnolo, eccelle a livello internazionale nella sensoristica ed è un punto di riferimento globale nella progettazione di un sensore compatto e portatile basato sulla spettroscopia ottica. Attraverso l’analisi del respiro, il sensore monitorerà la presenza ricorrente di determinate combinazioni di composti organici volatili (VOC) per diagnosticare varie patologie e tumori, fornendo una risposta in pochi minuti. Entro un anno, gli studiosi dei laboratori PolySense mirano a realizzare un prototipo di questo sensore, testabile in ambito ospedaliero e potenzialmente commercializzabile, rendendo così possibile uno screening di massa tramite un semplice test del respiro.
Uno screening non limitato ai laboratori
Rispetto ai sensori di analisi del respiro attualmente disponibili, il nuovo macchinario fornirà risultati molto più rapidi, con i risultati disponibili in soli 5 minuti anziché nelle tipiche 1-2 ore. Lo screening potrà essere condotto ovunque, non limitato ai laboratori, permettendo ad esempio l’utilizzo nei gazebo delle farmacie per i tamponi Covid o nei camioncini ambulanti delle Asl durante le campagne di prevenzione. Inoltre, potrà essere operato anche da personale non specializzato.
Come funzionerà
Grazie all’intelligenza artificiale, dopo che il paziente avrà soffiato in un tubo, simile al processo dell’alcol test, la macchina sarà in grado di rilevare la presenza di specifici pattern di molecole associati a patologie e di misurare la concentrazione dei VOCs nel respiro. Un sistema di risposta semplice, simile a un semaforo, indicherà se siano necessari ulteriori approfondimenti diagnostici di secondo livello.
Nel respiro si trovano VOCs endogeni, prodotti da processi metabolici che si originano in organi e tessuti presenti nelle varie parti del corpo. Indipendentemente da dove vengono prodotti, attraverso il sangue e la circolazione cardiovascolare i VOCs raggiungono i polmoni e sono quindi espirati. Lo studio e il monitoraggio di questi VOCs nel respiro umano rappresenta un nuovo campo della biomedicina chiamato breathomica che analizza, quindi, la composizione molecolare del respiro e le sue modificazioni indotte dalla presenza di malattie. Il nuovo sensore allo studio del Dipartimento di Fisica di Bari sarà uno strumento, rapido ed in grado di permettere screening di massa, per tramutare in realtà questi studi.
Le malattie i cui marcatori potranno essere scovati attraverso il respiro sono i tumori, dal polmone al colon, dal fegato al pancreas e i reni; le ulcere gastriche; il diabete; la fibrosi cistica, l’asma, etc.. Già oggi alcuni cani addestrati riescono a scovare il tumore del colon-retto mediante l’olfatto, con una sensibilità che arriva al 99%. I ricercatori vogliono eguagliare, tramite la sensoristica ottica e l’intelligenza artificiale, la sensibilità e la specificità dell’olfatto del cane con sistemi che aggiungano anche la standardizzazione della rilevazione.
I molteplici vantaggi
I benefici di uno screening di massa per tumori e altre malattie gravi tramite il respiro con sensori ottici sono molteplici. Una volta che il sensore attualmente in fase di studio e sviluppo presso il laboratorio PolySense sarà disponibile sul mercato, offrirà una diagnosi medica di prima linea non invasiva, potenzialmente adatta a tutti i pazienti, compresi gli anziani, i neonati e anche i pazienti ricoverati a letto, oltre alle cavie di laboratorio.
Questo metodo di misurazione sarà altresì ripetibile, continuo e con risultati praticamente in tempo reale, permettendo uno screening di massa su vasta scala, simile al processo di test nasali Covid-19 nei gazebo delle farmacie. Inoltre, il macchinario potrà essere utilizzato per monitorare il follow-up dei pazienti sottoposti a trattamenti farmacologici e/o chirurgici. Il nuovo sensore potrà infine aver un impiego anche nella medicina del lavoro: potrà infatti captare nel respiro la presenza di sostanze esogene inquinanti e potenzialmente cancerogene, come il benzene o altri cancerogeni non prodotti naturalmente dall’uomo e a cui il lavoratore è stato esposto.
Il commento del Direttore del Dipartimento
“Il Dipartimento Interateneo di Fisica dell’Università di Bari si conferma ancora una volta un luogo di sapere all’avanguardia – commenta il direttore del Dipartimento, Roberto Bellotti – che stimola le nuove scoperte scientifiche, il proliferare di idee e dà impulso al Sud Italia per affermarsi come eccellenza non solo nel nostro Paese ma anche a livello internazionale”.
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