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UniTrento - Mix vincente per la diagnosi del tumore ai polmoni
UNITN
martedì 12 novembre 2019 h11:30
SENSORI MICROELETTRONICI E MICRORNA: UN MIX VINCENTE PER LA DIAGNOSI DEL TUMORE AI POLMONI
Un nuovo dispositivo frutto della sinergia tra il mondo universitario e quello industriale messo a punto nell’ambito del progetto miRNA DisEASY, finanziato dal programma Horizon 2020. Se ne parlerà domani al Polo scientifico nel seminario conclusivo del progetto. Tecnologia innovativa alla base del nuovo dispositivo: misurazione dei biomarcatori non invasiva, direttamente dal sangue del paziente
Sono passati quasi quattro anni dall’avvio della collaborazione tra università e di aziende nel consorzio miRNA-DisEASY per l’ideazione di un nuovo tipo di dispositivo capace di diagnosticare tempestivamente il tumore al polmone. Con due studi pubblicati su importanti riviste scientifiche (Analytical Chemistry e Talanta), oggi il consorzio raccoglie i primi frutti e si prepara alla prossima fase operativa: passare alla realizzazione concreta di questi sistemi innovativi di diagnosi fruttando le competenze maturate in biologia molecolare, chimica e optoelettronica.
Questa nuova fase del progetto sarà illustrata e discussa mercoledì prossimo in occasione del seminario “Small but mighty: microRNAs and microtechnologies for the diagnosis of lung cancer” in calendario per domani, mercoledì 13 novembre nella sede del Dipartimento Cibio al Polo scientifico e tecnologico Fabio Ferrari (Povo due, aula B107). Il seminario, che si terrà in inglese, sarà rivolto in particolare alla comunità scientifica e al personale medico.
Il progetto “miRNA-DisEASY” (microRNA biomarkers in an innovative biophotonic sensor kit for high-specific diagnosis) è un progetto della durata di quattro anni promosso e coordinato da Optoelettronica Italia srl (Optoi), impresa trentina leader nella sensoristica ottica e nelle tecnologie microelettroniche. Il progetto è stato finanziato con 450 mila euro nell’ambito del programma quadro europeo per la ricerca e l’innovazione Horizon 2020 (Marie Sklodowska Curie Action) e reso possibile grazie alla mobilità internazionale e intersettoriale di ricercatori e ricercatrici e di personale altamente qualificato.
L’Università di Trento partecipa al consorzio con il Laboratorio di Biologia e Biotecnologia dell’RNA del Dipartimento CIBIO, diretto dalla professoressa Michela Alessandra Denti. Nell’ambito del progetto europeo l’attività del Laboratorio è finalizzata all’identificazione di microRNA utilizzabili come biomarcatori per i tumori del polmone e all'implementazione della loro misurazione mediante il dispositivo diagnostico sviluppato dalle aziende partecipanti. Al progetto ha lavorato in particolare un giovane ricercatore trentino, Simone Detassis, dottorando di ricerca in Scienze Biomolecolari al Cibio. Detassis è anche il principale autore del lavoro scientifico “A new platform for the direct profiling of microRNAs in biofluids” pubblicato sul giornale Analytical Chemistry lo scorso aprile.
Cosa sono i microRNA? A spiegarlo è Michela Denti: «I microRNA sono delle piccolissime molecole che regolano l’espressione delle proteine nel nostro organismo e in quello di tutti gli animali. Dalla scoperta dell’esistenza dei microRNA 25 anni fa, fino ad oggi, si sono progressivamente comprese la vastità e la diversità di questa classe di geni e la loro importanza. Ogni singolo microRNA ha la capacità di inibire la sintesi proteica di oltre seimila geni diversi e ogni gene può essere regolato da centinaia di microRNA diversi. Negli ultimi anni, i microRNA stanno attirando un crescente interesse da parte della comunità scientifica e clinica, come nuovi potenziali marcatori per la diagnosi e prognosi di diversi tipi di tumore e di altre malattie, patologie cardiovascolari incluse. Inoltre, è recente la consapevolezza che i microRNA sono “impacchettati” dentro a piccole vescicole che vengono poi secrete nel sangue, nel liquido cefalorachidiano e negli altri fluidi biologici. La ricerca sta accumulando prove che dimostrano come, così “impacchettati”, i microRNA possano funzionare da segnali che permettono alle cellule dell’organismo di comunicare tra loro».
«Per sviluppare un dispositivo diagnostico innovativo abbiamo scelto di scommettere sui microRNA perché rispondono a criteri clinici, analitici e pratici, ed hanno quindi tutte le caratteristiche del biomarcatore ideale» spiega Cristina Ress, coordinatrice del progetto e capo della divisione biomedicale di Optoi. «Forniscono indicazioni affidabili prima dell’insorgenza dei sintomi clinici, quindi sono utili per una diagnosi precoce. Sono sensibili ai cambiamenti della patologia, si possono rilevare facilmente dai fluidi come il sangue, le urine o la saliva. In più sono facilmente trasferibili dai modelli di laboratorio all’essere umano. Lungo la via ci siamo però scontrati anche con alcune sfide di natura tecnica, che abbiamo superato con grande entusiasmo e ricorrendo ad un approccio fortemente interdisciplinare».
«Il limite all’introduzione dei microRNA come validi biomarcatori nella pratica clinica è legato soprattutto alla difficoltà che le attuali tecnologie a nostra disposizione hanno nel garantire sistemi di misurazione economici e soprattutto affidabili» aggiunge Simone Detassis. Ma Il consorzio miRNA-DisEASY ha raccolto la sfida unendo le tecnologie di Optoi e DestiNA Genomica per realizzare un’analisi diretta dei microRNA nel plasma di pazienti con tumore al polmone. «Le tecnologie standard a nostra disposizione attualmente devono necessariamente estrarre i microRNA dal materiale di partenza e successivamente amplificarlo per poterlo rendere visibile agli strumenti di lettura. Questo processo, non solo è lungo e costoso, ma porta a diversi errori di analisi che non ci possiamo permettere in ambito clinico. Il nostro dispositivo invece, riesce a catturare i microRNA direttamente nel plasma dei pazienti e misurarne la quantità. Si propone quindi, come un modello innovativo di studio dei microRNA nei biofluidi, affidabile ed economico».
«La chimica di DestiNA si sposa perfettamente con la tecnologia fotonica di Optoi. Le due aziende stanno lavorando insieme da qualche anno, generando una forte squadra volta allo sviluppo di una piattaforma tecnologica per la rilevazione diretta di biomarcatori» spiega fferma Hugh Ilyine, direttore esecutivo di DestiNA Genomica, impresa innovativa spagnola operante nel settore delle biotecnologie, che ha sviluppato una tecnologia chimica per il riconoscimento di specifiche sequenze di acidi nucleici. Per Alfredo Maglione, presidente di Optoi: «La sinergia tra imprese, università e centri di ricerca è uno dei grandi motori per generare quello che amiamo chiamare innovazione concreta. Questo è un primo importante risultato, che pone le basi per ulteriori sviluppi in ambito tecnologico, industriale e applicativo. Il potenziale è enorme, sta a noi tradurlo in realtà a beneficio del progresso nel settore medico-sanitario, della società, delle imprese e del territorio». Al consorzio partecipano anche il consorzio l’Università di Granada (Spagna), l’Università Federale di Santa Catarina (Brasile), la Hannover Medical School (Germania) e l’impresa bioinformatica GeneXplain (Germania).
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Sono passati quasi quattro anni dall’avvio della collaborazione tra università e di aziende nel consorzio miRNA-DisEASY per l’ideazione di un nuovo tipo di dispositivo capace di diagnosticare tempestivamente il tumore al polmone. Con due studi pubblicati su importanti riviste scientifiche (Analytical Chemistry e Talanta), oggi il consorzio raccoglie i primi frutti e si prepara alla prossima fase operativa: passare alla realizzazione concreta di questi sistemi innovativi di diagnosi fruttando le competenze maturate in biologia molecolare, chimica e optoelettronica.
Questa nuova fase del progetto sarà illustrata e discussa mercoledì prossimo in occasione del seminario “Small but mighty: microRNAs and microtechnologies for the diagnosis of lung cancer” in calendario per domani, mercoledì 13 novembre nella sede del Dipartimento Cibio al Polo scientifico e tecnologico Fabio Ferrari (Povo due, aula B107). Il seminario, che si terrà in inglese, sarà rivolto in particolare alla comunità scientifica e al personale medico.
Il progetto “miRNA-DisEASY” (microRNA biomarkers in an innovative biophotonic sensor kit for high-specific diagnosis) è un progetto della durata di quattro anni promosso e coordinato da Optoelettronica Italia srl (Optoi), impresa trentina leader nella sensoristica ottica e nelle tecnologie microelettroniche. Il progetto è stato finanziato con 450 mila euro nell’ambito del programma quadro europeo per la ricerca e l’innovazione Horizon 2020 (Marie Sklodowska Curie Action) e reso possibile grazie alla mobilità internazionale e intersettoriale di ricercatori e ricercatrici e di personale altamente qualificato.
L’Università di Trento partecipa al consorzio con il Laboratorio di Biologia e Biotecnologia dell’RNA del Dipartimento CIBIO, diretto dalla professoressa Michela Alessandra Denti. Nell’ambito del progetto europeo l’attività del Laboratorio è finalizzata all’identificazione di microRNA utilizzabili come biomarcatori per i tumori del polmone e all'implementazione della loro misurazione mediante il dispositivo diagnostico sviluppato dalle aziende partecipanti. Al progetto ha lavorato in particolare un giovane ricercatore trentino, Simone Detassis, dottorando di ricerca in Scienze Biomolecolari al Cibio. Detassis è anche il principale autore del lavoro scientifico “A new platform for the direct profiling of microRNAs in biofluids” pubblicato sul giornale Analytical Chemistry lo scorso aprile.
Cosa sono i microRNA? A spiegarlo è Michela Denti: «I microRNA sono delle piccolissime molecole che regolano l’espressione delle proteine nel nostro organismo e in quello di tutti gli animali. Dalla scoperta dell’esistenza dei microRNA 25 anni fa, fino ad oggi, si sono progressivamente comprese la vastità e la diversità di questa classe di geni e la loro importanza. Ogni singolo microRNA ha la capacità di inibire la sintesi proteica di oltre seimila geni diversi e ogni gene può essere regolato da centinaia di microRNA diversi. Negli ultimi anni, i microRNA stanno attirando un crescente interesse da parte della comunità scientifica e clinica, come nuovi potenziali marcatori per la diagnosi e prognosi di diversi tipi di tumore e di altre malattie, patologie cardiovascolari incluse. Inoltre, è recente la consapevolezza che i microRNA sono “impacchettati” dentro a piccole vescicole che vengono poi secrete nel sangue, nel liquido cefalorachidiano e negli altri fluidi biologici. La ricerca sta accumulando prove che dimostrano come, così “impacchettati”, i microRNA possano funzionare da segnali che permettono alle cellule dell’organismo di comunicare tra loro».
«Per sviluppare un dispositivo diagnostico innovativo abbiamo scelto di scommettere sui microRNA perché rispondono a criteri clinici, analitici e pratici, ed hanno quindi tutte le caratteristiche del biomarcatore ideale» spiega Cristina Ress, coordinatrice del progetto e capo della divisione biomedicale di Optoi. «Forniscono indicazioni affidabili prima dell’insorgenza dei sintomi clinici, quindi sono utili per una diagnosi precoce. Sono sensibili ai cambiamenti della patologia, si possono rilevare facilmente dai fluidi come il sangue, le urine o la saliva. In più sono facilmente trasferibili dai modelli di laboratorio all’essere umano. Lungo la via ci siamo però scontrati anche con alcune sfide di natura tecnica, che abbiamo superato con grande entusiasmo e ricorrendo ad un approccio fortemente interdisciplinare».
«Il limite all’introduzione dei microRNA come validi biomarcatori nella pratica clinica è legato soprattutto alla difficoltà che le attuali tecnologie a nostra disposizione hanno nel garantire sistemi di misurazione economici e soprattutto affidabili» aggiunge Simone Detassis. Ma Il consorzio miRNA-DisEASY ha raccolto la sfida unendo le tecnologie di Optoi e DestiNA Genomica per realizzare un’analisi diretta dei microRNA nel plasma di pazienti con tumore al polmone. «Le tecnologie standard a nostra disposizione attualmente devono necessariamente estrarre i microRNA dal materiale di partenza e successivamente amplificarlo per poterlo rendere visibile agli strumenti di lettura. Questo processo, non solo è lungo e costoso, ma porta a diversi errori di analisi che non ci possiamo permettere in ambito clinico. Il nostro dispositivo invece, riesce a catturare i microRNA direttamente nel plasma dei pazienti e misurarne la quantità. Si propone quindi, come un modello innovativo di studio dei microRNA nei biofluidi, affidabile ed economico».
«La chimica di DestiNA si sposa perfettamente con la tecnologia fotonica di Optoi. Le due aziende stanno lavorando insieme da qualche anno, generando una forte squadra volta allo sviluppo di una piattaforma tecnologica per la rilevazione diretta di biomarcatori» spiega fferma Hugh Ilyine, direttore esecutivo di DestiNA Genomica, impresa innovativa spagnola operante nel settore delle biotecnologie, che ha sviluppato una tecnologia chimica per il riconoscimento di specifiche sequenze di acidi nucleici. Per Alfredo Maglione, presidente di Optoi: «La sinergia tra imprese, università e centri di ricerca è uno dei grandi motori per generare quello che amiamo chiamare innovazione concreta. Questo è un primo importante risultato, che pone le basi per ulteriori sviluppi in ambito tecnologico, industriale e applicativo. Il potenziale è enorme, sta a noi tradurlo in realtà a beneficio del progresso nel settore medico-sanitario, della società, delle imprese e del territorio». Al consorzio partecipano anche il consorzio l’Università di Granada (Spagna), l’Università Federale di Santa Catarina (Brasile), la Hannover Medical School (Germania) e l’impresa bioinformatica GeneXplain (Germania).
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Articoli scientifici:
Detassis S, Grasso M, Tabraue-Chávez M, Marin Romero A, Ilyine H, Ress C, Ceriani S, Erspan M, Maglione A, Díaz-Mochón J, Pernagallo S, Denti MA 2019 “A new platform for the direct profiling of microRNAs in biofluids.” Analytical Chemistry. 91 (9), 5874-5880 DOI: 10.1021/ acs.analchem.9b00213
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.9b00213
Delgado-Gonzalez A, Robles-Remacho A, Marin-Romero A, Detassis S, Lopez-Longarela B, Lopez-Delgado FJ, de Miguel-Perez D, Guardia-Monteagudo JJ, Fara MA, Tabraue-Chavez M, Pernagallo S, Sanchez-Martin RM, Diaz-Mochon JJ. 2019 “PCR-free and chemistry-based technology for miR-21 rapid detection directly from tumour cells”. Talanta. 200:51-56. DOI: 10.1016/j.talanta.2019.03.039
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039914019302814
Detassis S, Grasso M, Tabraue-Chávez M, Marin Romero A, Ilyine H, Ress C, Ceriani S, Erspan M, Maglione A, Díaz-Mochón J, Pernagallo S, Denti MA 2019 “A new platform for the direct profiling of microRNAs in biofluids.” Analytical Chemistry. 91 (9), 5874-5880 DOI: 10.1021/ acs.analchem.9b00213
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.9b00213
Delgado-Gonzalez A, Robles-Remacho A, Marin-Romero A, Detassis S, Lopez-Longarela B, Lopez-Delgado FJ, de Miguel-Perez D, Guardia-Monteagudo JJ, Fara MA, Tabraue-Chavez M, Pernagallo S, Sanchez-Martin RM, Diaz-Mochon JJ. 2019 “PCR-free and chemistry-based technology for miR-21 rapid detection directly from tumour cells”. Talanta. 200:51-56. DOI: 10.1016/j.talanta.2019.03.039
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039914019302814
Ufficio Stampa
Università degli Studi di Trento
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