“Sniffando il cancro dal cervello degli insetti” collegato a dei macchinari, i ricercatori hanno catalogato le diversità chimiche determinate dai singoli tumori nel respiro
Il modo più rapido per arrivare, anche nelle fasi iniziali, a una diagnosi di cancro è analizzare i cambiamenti chimici indotti nell’alito dai processi metabolici alterati dalla malattia.
E il modo più rapido ed efficace per rilevare la composizione di questi “composti organici volatili” (VOC) potrebbe essere quello di affidarsi alla natura.
Attraverso l’elaborazione, effettuata dal cervello delle cavallette, degli impulsi trasmessi dalle antenne è infatti possibile, in pochi secondi, non solo capire se un soggetto è o meno malato, ma anche di quale tipo di cancro.
È il risultato a cui sono arrivati gli studi di alcuni ricercatori della Michigan University, attualmente sottoposto alla procedura di valutazione per verificarne l’idoneità alla pubblicazione o al finanziamento, anticipato su BioRxiv.
“Immaginiamo questo studio – conclude la ricerca – come il primo passo nella ricerca “sniffare il cancro dal cervello degli insetti” – ha commentato Christopher Contag, del team coordinato da Alexander Farnum – Se avremo successo il cancro sarà una malattia curabile”.
Le cavallette e la diagnosi precoce di cancro
Gli studiosi hanno provato a combinare il cervello di una cavalletta viva con una piattaforma di registrazione elettrofisiologica, consegnando alle antenne, per 4 secondi, quantità precise di VOC, composti organici volatili.
Hanno così dimostrato che i circuiti neurali olfattivi degli insetti sono in grado di distinguere nettamente almeno 3 diversi tumori orali umani.
Attraverso questo cambio di approccio, sono così arrivati a una classificazione delle “impronte digitali” che segnalano i singoli tumori che è “sensibile e affidabile” oltre che “molto veloce”. “Questa tecnica di rilevamento del cancro – aggiunge la ricerca – è efficace in ambienti chimici mutevoli che imitano le condizioni naturali”.
L’utilizzo degli insetti presenta inoltre un ulteriore vantaggio rispetto ad esempio all’impiego dei cani, il cui naso è ancora “il biosensore più utilizzato e rimane l’approccio all’avanguardia per diverse applicazioni di rilevamento dei gas”.
Se i cani devono infatti essere appositamente addestrati, il cervello delle cavallette risponde in maniera automatica.
Per di più, basandosi la valutazione sul comportamento del cane, è possibile avere solo una risposta positiva o negativa. I neuroni recettori olfattivi delle locuste, invece, essendo in grado di rilevare un totale di circa 250 sostanze chimiche anche a basse concentrazioni, ovvero diversi trilioni di odoranti, possono fornire anche una risposta qualitativa sotto forma di codici neurali specifici.
L’analisi del respiro
La nuova metodologia di rilevamento dei VOC, spiegano i ricercatori nell’abstract, “stimolerà lo sviluppo di tecnologie ingegneristiche più avanzate per il rilevamento non invasivo del cancro” . L’approccio adottato è infatti “fondamentalmente diverso dagli attuali dispositivi di rilevamento del gas e di malattie”.
L’analisi del respiro è una tecnica di rilevamento non invasiva della malattia già praticata.
Studi recenti hanno identificato diversi biomarcatori volatili putativi associati a più tumori, tra cui testa, collo, polmone e seno e hanno supportato la possibilità di una diagnosi precoce del cancro analizzando i COV.
“Attualmente – rileva lo studio – non esiste tuttavia una tecnologia di rilevamento del gas utilizzata in contesti clinici per il rilevamento del cancro”.
La tecnologia più utilizzata è la gascromatografia-spettrometria di massa (GC-MS), che ha mostrato risultati diagnostici promettenti per asma, fibrosi cistica, diabete, cancro e broncopneumopatia cronica ostruttiva.
Presenta però dei limiti, non essendo adatta per ambienti clinici, mentre è generalmente lenta, non portatile e richiede una pre-elaborazione dei campioni.
Il limite dei dispositivi con naso elettronico, altra tecnologia utilizzata, che presenta il vantaggio dell’economicità, della portatilità e dell’elaborazione in tempo reale, è invece la mancanza di specificità, selettività incrociata e capacità di lavorare in condizioni naturali.
L’idea degli studiosi è quindi quella di arrivare a realizzare un dispositivo di rilevamento che superi queste lacune riuscendo analizzare in tempo reale campioni di respiro ” per uno screening ad alta produttività di un gran numero di composti organici volatili.
“Il nostro prossimo obiettivo – conclude la ricerca – sarà aumentare la capacità di registrazione neurale ed estendere la vitalità cerebrale per diversi giorni in una camera chiusa mentre procediamo verso lo sviluppo di un sensore VOC portatile, one-shot, point-of-care basato sul cervello”.
Alberto Minazzi
