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Un nuovo test basato su nanomateriali avanzati potrebbe velocizzare la diagnostica per svariate patologie umane di primaria importanza. Nel corso delle fasi finali della sintesi proteica nelle cellule si realizza un legame con brevi catene di zuccheri note come glicani, un processo conosciuto con il termine glicosilazione. In tal modo si creano le glicoproteine e un enorme numero di varianti, le cosiddette glicoforme.
Un notevole numero di prove attualmente esistente suggerisce una lieve alterazione del processo di glicosilazione durante lo sviluppo di diverse delle principali malattie umane, tra cui il cancro e le patologie che colpiscono il cuore e il cervello. Nelle cellule dei pazienti malati vengono prodotte glicoforme peculiari, il che offre un’opportunità di rilevare precocemente e accuratamente la patologia interessata.
«Riuscire a individuare in modo selettivo le glicoforme associate alla malattia significa essere in grado di diagnosticare successivamente la stessa con un’elevata precisione e in una fase precoce», afferma Paula Mendes, docente di materiali avanzati e nanotecnologie presso l’Università di Birmingham.
Creare stampi per le glicoforme
Mentre alcune glicoforme di una proteina si associano a patologie specifiche, altre non lo fanno. Sfortunatamente, mancano gli strumenti in grado di discriminare tra questi zuccheri.
I test attualmente disponibili per rilevare la presenza di tali zuccheri modificati si avvalgono degli anticorpi, un metodo che risulta tuttavia instabile, richiede specifiche procedure di trattamento ed è di conseguenza costoso e dispendioso in termini di tempo. Inoltre, le tipologie di anticorpi esistenti in grado di legarsi agli zuccheri sono molto limitate a livello quantitativo.
Questa è stata la forza trainante alle spalle del progetto GLYCOSURF, finanziato dall’UE e sostenuto dal Consiglio europeo della ricerca, che ha sviluppato un test molecolare del tutto nuovo basato su materiali avanzati in grado di riconoscere glicoforme specifiche.
L’approccio di GLYCOSURF attinge ai progressi compiuti nei campi dei nanomateriali, della chimica e di una tecnica nota come imprinting molecolare. In tal modo viene creato uno stampo di glicoforme specifiche sulla superficie del nanomateriale, consentendo l’ingresso esclusivamente a queste molecole di zucchero. Esse vengono raccolte facilmente, mettendo in evidenza l’esatto problema sottostante ed evitando possibili confusioni. Nel corso del progetto il team ha sviluppato, ottimizzato e dimostrato con successo la capacità del test di rilevare questi zuccheri specifici.
«Queste potenzialità senza precedenti ci permettono di sviluppare test diagnostici molto più precisi, rendendo possibile lo svolgimento di diagnosi precoci e accurate di numerose malattie, tra cui il tumore», spiega Mendes.
Secondo quanto affermato da Mendes, i materiali prodotti durante il progetto sono solidi, stabili e facilmente adattabili alla produzione industriale. Ciò significa che potrebbero essere impiegati per una vasta gamma di applicazioni biologiche e mediche, oltre a contribuire a diagnosticare malattie anche in contesti caratterizzati da una limitata fornitura di assistenza sanitaria.
«Lo sviluppo di tali piattaforme molecolari a elevata precisione per l’individuazione delle glicoproteine è stato impegnativo e ha richiesto persistenza e ingenuità», afferma Mendes. «Ciononostante, il team di ricerca ha colto la sfida con sicurezza e siamo riusciti a raggiungere i nostri risultati principali», aggiunge.
Reinventare il test per il cancro alla prostata
Al momento il team sta traducendo la tecnologia in un test per il rilevamento precoce del carcinoma della prostata aggressivo, offrendo una tecnica molto più precisa e affidabile rispetto a quelle attualmente disponibili.
I test più ampiamente usati rilevano una glicoproteina (il PSA, antigene prostatico specifico) associata al tumore della prostata, che può tuttavia essere presente a livelli elevati per motivi non correlati a tale patologia. Di conseguenza, sono numerosi i falsi positivi che provocano stress eccessivo per i pazienti e oneri superflui per i sistemi sanitari.
Il nuovo test di GLYCOSURF acquisisce solo le poche glicoforme specifiche della glicoproteina PSA i cui livelli risultano elevati quando il paziente è affetto da cancro alla prostata, il che garantisce la quasi certezza del risultato. Inoltre, esso è in grado di individuare il grado di aggressività del tumore in base alla composizione di varie glicoforme. Il trattamento può pertanto essere personalizzato per pazienti specifici a seconda della gravità della malattia che li ha colpiti.
Questo nuovo sforzo in fase di sviluppo è sostenuto dall’organizzazione Prostate Cancer UK, con la speranza di passare alle sperimentazioni cliniche nel prossimo futuro. Il team si augura inoltre di creare test specifici per un’ampia gamma di carcinomi, oltre che per altre gravi malattie non trasmissibili.
La nuova tecnologia diagnostica è presentata come parte della mostra «Living with Cancer» (vivere con il cancro), tenuta lo scorso anno presso il Museo della scienza e dell’industria di Manchester. L’esposizione si sposterà al Museo della scienza di Londra, dove resterà da maggio 2022 a gennaio 2023.