Il progetto
DIANA
si propone di sviluppare tecniche diagnostiche affidabili, rapide e
label-free per il DNA genomico per mezzo di analisi Raman di molecole
bersaglio depositate direttamente su substrati nanostrutturati.
Di importanza chiave saranno le peculiari caratteristiche dell'interazione meccanica tra nanofili ricoperti di argento e le molecole di DNA.
Lo scopo del progetto è la costruzione di un prototipo semplice e
a basso costo che faccia uso di microscopi Raman commerciali per
analizzare molecole di DNA depositate direttamente su un vetrino
da microscopio.
Il cancro sta diventando la vera emergenza sanitaria su scala globale.
Si stima che nel nostro paese ci siano circa 371.000 nuove diagnosi di
cancro all'anno. Ciò è confermato dai dati dell'Associazione Italiana
del Registro dei Tumori (AIRTUM) per il 2019 [1]. Tuttavia, negli
ultimi anni c'è stato anche un forte miglioramento dei tassi di
guarigione: il 63% delle donne e il 57% degli uomini sono vivi
cinque anni dopo la diagnosi. Ciò è dovuto principalmente alla
maggiore partecipazione alle campagne di screening, che consentono di
identificare precocemente la malattia, e alla maggiore efficacia delle terapie.
Negli ultimi decenni l'aspettativa di vita dei malati di cancro è
migliorata
grazie al progresso della ricerca di base e clinica.
Questi risultati sono principalmente dovuti all'utilizzo di nuovi
strumenti diagnostici e
prognostici .
L'impatto che le tecnologie e le scienze biomedicali
hanno sulla
salute è un fattore socio-economico trainante e si prevede
che, man mano che la medicina molecolare e predittiva progredirà,
anche la tecnologia verrà progressivamente integrata
nel laboratorio clinico.
Infatti, l'innovazione nelle
tecniche diagnostiche e terapeutiche,
stimolata
dai progressi scientifici e tecnologici in numerosi campi (biologia,
biotecnologia, chimica fisica, informatica, nanotecnologie,
elettronica e scienza dei materiali) non porta solo
al miglioramento dell'efficacia della prestazione,
bensì
genera nuove competenze le quali, a loro volta, hanno ricadute
su altri processi di innovazione che interessano le tecniche di
trattamento, ulteriori dispositivi, la
sfera dell'organizzazione dei servizi sanitari.
In particolare,
l'esame del DNA tumorale
è
recentemente entrato in una nuova
era grazie ai progressi della tecnologia.
L'analisi di molecole di DNA ,
mirata ad evidenziare i
cambiamenti in un gene e a studiare le
variazioni topologiche o il genoma di una persona, consente di indagare
le diverse fasi dello sviluppo di un tumore e studiarne i biomarcatori.
Le nuove sofisticate tecnologie e il progresso scientifico accoppiato
con reti di ricerca di eccellenza stanno rapidamente portando a importanti
nuove opportunità diagnostiche e terapeutiche con un impatto
significativo sulla ricerca di base e sulla cura del cancro che
avrà sostanziali effetti sulla salute pubblica nel prossimo futuro.
È dunque importante favorire una strategia incentrata
sull'ottimizzazione e la sperimentazione di nuove azioni congiunte e
interdisciplinari, per rispondere alla crescente e urgente richiesta
di metodi più precisi, rapidi e possibilmente a basso costo che
aumentino la conoscenza del DNA tumorale e migliorino trattamento e
cura per i pazienti.
In tale contesto, la
Nanomedicina , ovvero
l'applicazione di
nanomateriali e nanotecnologie in campo diagnostico e terapeutico,
è una delle più grandi innovazioni scientifiche degli ultimi
anni [3].
Grazie alle dimensioni nanometriche, all'elevato rapporto superficie/volume,
e la capacità di modificare la forma e le proprietà
chimiche della superficie,
i nanomateriali interagiscono e si
interfacciano in modo efficace
con i sistemi biologici
(cellule, DNA, proteine, ecc.). Ciò consentirà negli
anni a venire di sviluppare terapie capaci di agire a livello molecolare
e metodi diagnostici di alta sensibilità e precisione.
La novità della piattaforma DIANA nel campo della nano-oncologia [4]
non è limitato alle dimensioni nanometriche della sonda
(nanofili di silicio) e ai vantaggi economici dovuti alla
semplicità della fabbricazione dei materiali coinvolti e delle
procedure di funzionamento, ma consiste nel
profondo cambio di prospettiva
nell'approccio bioanalitico allo studio del DNA genomico.
DIANA ha infatti l'ambizione
di cogliere i contenuto
informativo insito nelle proprietà strutturali del DNA,
sfruttando i fenomeni legati alla deposizione e alla deidratazione
delle molecole target su una superficie nanostrutturata tridimensionale
in grado di
sondare le proprietà
fisiche e conformazionali,
identificando quelle correlate con lo sviluppo neoplastico.
Il successo del progetto introdurrà una nuova metodologia di analisi
del DNA affidabile, rapida, label-free e alternativa alla più
sofisticata e costosa metodologia del sequenziamento del DNA.
Per la validazione della piattaforma nanostrutturata DIANA,
è stato scelto come modello di neoplasia il
melanoma umano,
un cancro della pelle che è molto
diffuso e in continuo aumento negli ultimi decenni, ma
la tecnica proposta può essere facilmente adattata anche allo
studio di altre forme
di neoplasie.
In caso di successo, il progetto permetterà di mettere a punto
una nuova metodologia di analisi del DNA affidabile, rapida e
label-free, che costituirà un'alternativa valida
al sequenziamento del DNA, molto più sofisticato e
costoso.
[1] www.registri-tumori.it (vedi report “I numeri de Cancro in Italia, 2019”)
[2] www.airc.it/cancro/informazioni-tumori/guida-ai-tumori/melanoma-cutaneo
[3] Jain KK (2008) A handbook of nanoMedicina. Totowa NJ: Humana/Springer; 2008.
[4] Jain KK (2010) Advances in the field of nanooncology BMC Med 8:83.
