IRST e DEPArray™ Un laboratorio biologico a misura di microchip

Francesco Mazza | 25/04/2011 18:34

cellule oncologia ricerca

Da luglio 2010, il Laboratorio di Bioscienze dell’IRST è dotato, primo al mondo, di una strumentazione fortemente innovativa che sarà in grado di supportare, in modo importante, l’oncologo clinico nel definire le strategie terapeutiche più appropriate per ogni paziente. La piattaforma scientifica che l’IRST ha acquisito si chiama DEPArray™ ed, al momento, è l’unico strumento automatizzato presente sul mercato in grado di isolare, identificare, manipolare e recuperare, con una purezza del 100%, cellule estremamente rare disperse in un fluido (ad es. sangue periferico o midollare) che contenga anche altre cellule “contaminanti”, migliaia di volte più numerose.

Durante il funzionamento del DEPArray™ un piccolo campione di fluido contenente la popolazione cellulare da analizzare viene iniettato in un microchip costituito da una camera di circa un centimetro di lato. Le cellule di interesse, riconosciute da un sistema ottico basato su un microscopio a fluorescenza, possono essere visualizzate dall’operatore per verificarne l’eventuale contaminazione da parte di altre cellule o frammenti di cellule, e quindi scelte e recuperate per analisi successive, scartando le cellule “inquinanti” o “non utili allo studio”.

Attraverso un sofisticato programma computerizzato, si formano, all’interno del chip, decine di migliaia di microscopiche gabbie “immateriali” di potenziale elettrico (gabbie di di-elettroforesi) ciascuna delle quali intrappola una singola cellula mantenendola in levitazione. Sempre attraverso il software digestione,ciascuna di queste gabbie può essere spostata, col proprio contenuto, indipendentemente dalle altre e indirizzata verso un punto determinato, per esempio in una sezione specifica destinata alla raccolta della cellula prescelta.

Il DEPArray™, a differenza di altre apparecchiature presenti sul mercato, consente non solo di individuare e selezionare le eventuali cellule tumorali presenti nel sangue periferico o midollare di un paziente, fornendo al clinico una indicazione prognostica sulla evoluzione clinica della malattia, ma permette anche di raccoglierle ancora perfettamente vitali. Disporre di cellule tumorali circolanti ancora vive può rappresentare, per l’oncologo clinico, un ulteriore importante strumento per giungere ad un programma clinico-terapeutico personalizzato sempre più appropriato ed efficace potendo acquisire, dall’espansione in vitro delle cellule tumorali circolanti raccolte con il DEPArray™,  materiale utile per studi di caratterizzazione biomolecolare del tumore di ogni singolo paziente (vitalità, staminalità, capacità di infiltrazione, sensibilità e/o resistenza ai chemioterapici, ecc.).

Solo per citare qualche altro importante utilizzo del DEPArray™ si può ricordare che lo strumento consente ad esempio, di mantenere due cellule in stretto contatto tra loro all’interno della stessa gabbia di-dielettroforetica e poi di separarle e raccoglierle. Questa opportunità costituisce un forte supporto a studi finalizzati ad individuare se e come il contatto fra cellule diverse fra loro (ad es. cellula tumorale e linfocita o macrofago o cellula endoteliale, ecc) possa indurre variazioni nel metabolismo delle cellule che sono venute in contatto. Questo tipo di esperimenti può favorire studi di immunoterapia cellula-mediatautilizzabili in oncologia.

La possibilità che il DEPArray™ fornisca indicazioni su cosa succede ad una cellula quando viene in contatto con un’altra cellula o con altri corpuscoli, può risultare di estremo interessa anche in studi sulle nanotecnologie quando si utilizzano “vettori” (es. batteri, liposomi, ecc) progettati per trasportare terapie (chemioterapici, radiometaboliti) o marcatori diagnostici  specificamente sulle cellule tumorali.

Da quando il DEPArray™ è in dotazione al Laboratorio di Bioscienze dell’IRST  e dopo un periodo di due mesi finalizzato all’addestramento del personale dedicato alla strumentazione, si sono attivati alcuni progetti di ricerca.

Si è attivato uno studio che prevede l’utilizzo del sangue periferico di pazienti affetti da tumore del polmone metastatico avanzato per individuare eventuali cellule tumorali circolanti sulle quali effettuare analisi di mutazioni genetiche che in futuro aiuteranno il clinico a definire un trattamento terapeutico personalizzato ed è in fase di partenza il medesimo studio su pazienti affetti da tumore della prostata.

E’ in avviata fase realizzativa anche uno studio finalizzato a valutare la capacità delle singole cellule, isolate dal DEAPArray in base a specifiche caratteristiche (espressione di antigeni di membrana) di espandersi in vitro come premessa a studi che prevedono di utilizzare cellule tumorali umane isolate.

Infine, il lavoro svolto in questi pochi mesi ha già consentito di produrre un elaborato scientifico che è stato inviato alla congresso annuale dell’American Association for Cancer Research  (il più importante congresso mondiale che si occupa di ricerca preclinica sul cancro). Il lavoro inviato è stato accettato e presentato lo scorso 6 aprile ad Orlando (USA).