Nuovo metodo diagnostico del cancro del colon-retto
I ricercatori del Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT), dell’ Engelhardt Institute of Molecular Biology (EIMB RAS), dell’ Institute of Bioorganic Chemistry (IBCh) e altri centri di ricerca russi, hanno sviluppato un nuovo metodo di diagnosi del cancro del colon-retto.
I risultati dello studio sono stati pubblicati in Cancer Medicine.
I ricercatori hanno sviluppato un biochip a base di idrogel per rilevare il cancro del colon-retto (CRC) che è il terzo tipo più comune di cancro e si sviluppa con sintomi clinici minimi in fase iniziale. Nonostante gli sforzi della ricerca, il tasso di sopravvivenza a cinque anni, non supera il 36%. Il trattamento è efficace solo se il tumore viene diagnosticato precocemente.
I metodi diagnostici attualmente in uso, non sono sufficienti. Analisi effettuate in vitro hanno una bassa specificità e studi invasivi come la colonscopia, non solo sono traumatici, ma non sempre sono adatti per una diagnosi precoce in quanto non forniscono un quadro completo dello sviluppo e della distribuzione del cancro colorettale.
Il nuovo metodo proposto dagli scienziati si basa sulla rilevazione simultanea di varie sostanze nel sangue dei pazienti.
Queste sostanze sono autoanticorpi contro glicani associati al tumore che possono essere trovati nel siero nelle prime fasi di sviluppo del cancro, immunoglobuline di classi diverse e marcatori tumorali ( molecole prodotte dalle cellule tumorali).
I marcatori tumorali sono già ampiamente utilizzati per rilevare il cancro. Tuttavia la combinazione che viene utilizzata per rilevare il cancro del colon retto ( antigene carcinoembrionario (CEA) con l’antigene carboidrato (CA 19-9) non è abbastanza sensibile. Per aumentare la sensibilità diagnostica, i ricercatori hanno rivolto la loro attenzione alla glicobiologia, una scienza in rapido sviluppo che si concentra su importanti molecole biologiche, i glicani.
I glicani più noti sono l’amido, la chitina e la cellulosa. In termini chimici, i glicani sono biopolimeri costituiti da un gran numero di monosaccaridi ( glucosio e fruttosio sono esempi comunemente noti) collegati da glicosidi (da atomi di ossigeno).
Oltre ad essere nutrienti e materiali di costruzione delle cellule, i glicani sono importanti per il contatto tra le cellule, la crescita degli organi e molto altro ancora.
Le cellule tumorali hanno glicani speciali che consentono agli scienziati di differenziarle dalle cellule sane e questo è l’aspetto chiave del nuovo studio.
Per rilevare i glicani associati al tumore, gli scienziati hanno utilizzato gli autoanticorpi, molecole prodotte dal sistema immunitario per attaccare le cellule nemiche con alta precisione. Essi sono ” messi a punto” per interagire con un obiettivo particolare. Gli autoanticorpi contro i glicani associati al tumore, reagiscono esclusivamente ai glicani che si trovano nelle cellule del cancro del colon retto.
Gli autoanticorpi sono in grado di identificare cellule bersaglio e avviare il processo della loro distruzione. Alcune cellule, ad esempio, possono diventare bersaglio degli autoanticorpi se si trasformano in cellule tumorali o sono infettate dai virus. Molti metodi diagnostici di laboratorio ed esperimenti scientifici, si basano sulla capacità unica degli autoanticorpi di rilevare selettivamente altre molecole.
I ricercatori hanno proposto la ricerca di autoanticorpi contro glicani associati al tumore, nel siero. Il metodo ha già dimostrato il suo potenziale nella diagnosi del cancro ovarico rilevato con microchip biologici utilizzati come strumenti diagnostici primari.
L’idea di utilizzare microchip è stata proposta nel 1990 da Andrei Mirzabekov che era il capo dell’Istituto di Biologia Molecolare e del Dipartimento di Biofisica Molecolare del MIPT. Oggi, questa strategia è alla base della Biologia del 21° secolo. Un microchip è normalmente una piastra piana contenente campioni di particolari molecole biologiche.
Tuttavia nel nuovo studio i ricercatori hanno sviluppato un biochip tridimensionale a base di idrogel. Questi chip sono stati sviluppati da EIMB RAS. Sono cellule 3D fatte di uno speciale idrogel che contiene i reagenti necessari, sonde molecolari. La struttura del gel fornisce un ambiente ottimale per lo svolgimento dei test e gli scienziati sono stati in grado di risolvere alcuni problemi per garantire diagnosi più accurate.
Quali sono stati i risultati?
I ricercatori hanno sviluppato un modello di test che è in grado di misurare simultaneamente la concentrazione dei marcatori tumorali a base di proteine, il rapporto autoanticorpi/glicani e immunoglobuline IgG, IgA e IgM, nel sangue dei pazienti. Tenendo conto del fatto che la maggior parte dei marcatori a base di proteine non sono specifici in termini di posizione e tipo di tumore, i ricercatori hanno diviso questi marcatori in due gruppi: firme diagnostiche e prognostiche ( combinazioni di marcatori tumorali a base di proteine e anticorpi per glicani etc.).
Utilizzando il modello di test, gli scienziati hanno analizzato 33 pazienti con tumore del colon retto, 69 donatori sani e 27 pazienti con malattia infiammatoria intestinale.
Questo nuovo metodo diagnostico ha superato tutti gli altri metodi. Il nuovo test è risultato in grado di diagnosticare il 95% dei casi di cancro del colon-retto, rispetto al 75% dei casi rilevati con metodi tradizionali. La sensibilità di rilevazione CRC ( nei pazienti con stadio II- IV CRC) è stata dell’87% contro il 21% dei metodi tradizionali. Questo aumento è chiaramente un risultato positivo. La specificità del nuovo test è del 97%.
La sensibilità di un metodo diagnostico indica la sua capacità di rilevare una malattia. Più alta è la sensibilità, migliori saranno i risultati, ma la sensibilità di per sè non è sufficiente per fare una diagnosi.
La possibilità del nuovo test di prevedere con precisione del 95% la diagnosi, indica che la malattia viene diagnosticata correttamente in 95 pazienti su 100, mentre la sensibilità dell ‘ 87% indica che il metodo rileverà la malattia in 87 pazienti su 100. Il metodo tradizionale di rilevamento del cancro del colon-retto ha una sensibilità del 21%, il che significa che un certo numero di pazienti con cancro del colon retto sarà dichiarato sano. Nei pazienti con malattia infiammatoria intestinale, il cancro sarà diagnosticato nel 97% dei casi.
” Il metodo sviluppato da EIMB RAS ha un grande potenziale e può essere utilizzato nella diagnosi di malattie gastrointestinali. Ci auguriamo che questo nuovo test diagnostico possa presto comparire nei laboratori clinici russi”, ha concluso Zhanna Zubtsova, uno degli autori del nuovo metodo, Professore di Fisica e Matemayica MIPT.
