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Tumori urologici: testato un naso elettronico in grado di scovarli in anticipo

Perché ne stiamo parlando
Le nuove tecnologie hanno trovato un campo d’azione immenso nella ricerca scientifica medica. All’Istituto Nazionale Tumori Regina Elena di Roma è stato testato un naso elettronico in grado di distinguere con elevata precisione i pazienti affetti da tumore urologico dai controlli sani. Un tassello importante per combattere questa tipologia di tumori – che rappresentano circa il 20% di tutte le neoplasie registrate in Italia.

Tumori urologici: testato un naso elettronico in grado di scovarli in anticipo
Manuela Costantini, Medico e Ricercatore Dipartimento di Urologia Oncologica, Istituto Nazionale Tumori Regina Elena

Fiutare la possibile presenza di tumori urologici attraverso un dispositivo innovativo. Si chiama e-Nose ed è stato testato dalla dottoressa Manuela Costantini dell’Istituto Nazionale Tumori Regina Elena di Roma. Una metodica semplice, economica e non invasiva ma, soprattutto, in grado di distinguere con elevata precisione i pazienti affetti da tumore urologico dai controlli sani, con una percentuale di sensibilità superiore all’80% e di specificità superiore al 90%. Dati incoraggianti alti per un possibile test di screening. Ancora una volta, il connubio ricerca-nuove tecnologie spalanca nuovi orizzonti e speranze. I tumori genitourinari rappresentano circa il 20% di tutte le neoplasie registrate in Italia. Nel 2022 sono stati registrati 40.500 nuovi casi di tumore della prostata, 2.300 al testicolo, 12.600 al rene, 29.200 alla vescica e 500 al pene. È quanto emerso in occasione dell’apertura del XXXIII congresso nazionale della Società Italiana di Uro-Oncologia (SIUrO). La percentuale del numero di nuovi casi l’anno è cresciuta del 12% nell’ultimo decennio. Ricevere una diagnosi tempestiva di una patologia tumorale è fondamentale per migliorare le possibilità di cura e guarigione. In questo contesto, la tecnologia può giocare un ruolo strategico. Ne abbiamo parlato con Manuela Costantini, medico e ricercatore del dipartimento di Urologia Oncologica dell’Istituto Nazionale Tumori Regina Elena.

E-Nose: in cosa consiste?

«Abbiamo ideato e proposto un approccio innovativo alla diagnosi precoce delle maggiori neoplasie urologiche (tumore renale, prostatico e vescicale) e lo abbiamo fatto attraverso lo studio del volatiloma urinario (l’insieme degli acidi organici volatili che sono presenti nell’urina), utilizzando un naso elettronico. Il dispositivo tecnologico mira a riprodurre il senso dell’odorato umano avvalendosi di un complesso e sofisticato circuito interno di biosensori elettrochimici, che sono costituiti da polimeri organici. Abbiamo sottoposto dei campioni di urina di una popolazione sana e di una popolazione affetta da tumori urologici all’e-Nose, per saggiare il possibile potenziale di questa metodica nella diagnosi di screening non invasiva in campo uro-oncologico».

Chi ha fatto parte del progetto?

«La direzione scientifica dell’Istituto ha acquistato lo strumento, che è stato allocato nel nostro reparto di urologia oncologica e poi il clinico di fatto ha condotto l’esperimento. Nello specifico, di questo progetto mi sono occupata io con la collaborazione dei colleghi».

Quali sono stati i risultati?

«Innanzitutto, stiamo parlando di uno studio pilota, osservazionale e monocentrico. Ha coinvolto solo i pazienti ricoverati nel nostro ospedale, proprio perché era uno studio preliminare, per verificare sia la fattibilità tecnica sia l’utilità di questo strumento. Abbiamo arruolato circa duecento controlli sani e circa cinquecento pazienti suddivisi in base alla tipologia di tumore (renale, prostatico o vescicale), nei quali la neoplasia era stata precedentemente accertata tramite indagini radiologiche (TAC o risonanze magnetiche) o da preliminari indagini bioptiche che rientrano nel normale processo diagnostico di questi pazienti. I risultati dello studio sono stati pubblicati e sono piuttosto incoraggianti per quanto riguarda il tumore prostatico e renale: l’e-Nose è stato in grado di distinguere con elevata precisione i pazienti affetti da tumore dai controlli sani, con una percentuale di sensibilità superiore all’80% e di specificità superiore al 90%. Stiamo concludendo le ultime analisi, invece, per il tumore vescicale».

I prossimi passi?

«I dati emersi dovranno essere riprodotti su larga scala. In futuro, ci auguriamo di poter ampliare la nostra casistica anche collaborando con altri centri, in modo che lo studio sia riproducibile e sottoposto al vaglio della comunità scientifica. Questi, del resto, sono gli step standard di una corretta sperimentazione scientifica».

Da dove è nata l’idea?

«Quello che guida la ricerca oncologica in questa fase storica è cercare di proporre al paziente oncologico un percorso di cure personalizzato, finalizzato ad una presa in carico traslazionale in un’ottica di medicina di precisione. In questo modo, possiamo fornire al paziente un percorso di cura il più personalizzato possibile che tenga conto non solo delle caratteristiche cliniche, radiologiche o istologiche del tumore, ma anche di tutti i suoi determinanti molecolari che insieme ne costituiscono la “signature” o firma molecolare. Siamo partiti dal fatto che, nonostante i numerosi progressi scientifici in campo farmacologico, come le target therapy o l’immunoterapia, e in campo chirurgico, per esempio, le tecniche di chirurgia robotica mini invasiva, la diagnosi precoce resta una sfida ancora aperta in campo urologico».

Come evitare di arrivare a tutto questo?

«Fare diagnosi precoce è fondamentale perché i tumori urologici, in campo sanitario, hanno un impatto notevole, sia in termini di assistenza e spesa pubblica sia in termini di vite umane. Nello specifico, riferendoci al tumore renale, prostatico e vescicale, possiamo dire che si tratta di tumori frequenti e aggressivi. Per questa ragione abbiamo cercato qualcosa in letteratura che orientasse le nostre ricerche, con la consapevolezza che oggi la ricerca scientifica non può fare a meno della tecnologia. L’esperienza e la letteratura scientifica dimostrano che l’odorato del cane è potentissimo e, del resto, i cani sono animali comunemente utilizzati in caso di terremoti, valanghe o nel settore dell’antidroga. Le evidenze scientifiche suggeriscono la possibilità per cani sottoposti a un addestramento intensivo di poter riconoscere pazienti affetti da melanoma, tumore mammario o polmonare. Così, abbiamo ipotizzato che il naso elettronico, in qualità di tecnologia in grado di superare gli esperimenti condotti con gli animali, potesse essere un promettente candidato per la diagnosi oncologica non invasiva, attraverso il riconoscimento di impronte olfattive molecolari. Il dispositivo che abbiamo utilizzato è disponibile in commercio, ha un micro array composto da 32 sensori e ha un tempo di analisi di circa sette minuti. Lo abbiamo scelto perché, essendo portatile, era molto comodo per gestire l’analisi dei campioni di urina all’interno del reparto».

Quali difficoltà avete incontrato durante il progetto?

«Dal punto di vista tecnico-logistico non ne abbiamo incontrate molte, perché il percorso è stato facilitato dal fatto che i pazienti hanno accettato di buon grado di partecipare alla sperimentazione e quindi abbiamo potuto raccogliere i campioni direttamente al ricovero. L’analisi al naso elettronico è piuttosto veloce. Il campione di urina raccolto viene sottoposto a una stabilizzazione a 37 gradi. E deve essere processato subito, questo in effetti è l’aspetto più critico. In questo modo si evita il decadimento dei metaboliti attivi che sono presenti all’interno dell’urina. Non appena i sensori del naso sono esposti alla miscela di acidi organici volatili, i polimeri interni dell’e-Nose si rigonfiano e inducono un cambiamento della loro resistenza elettrica. L’insieme di tutte le variazioni di resistenza di ciascuno dei 32 sensori, produce una distribuzione di segnale che può essere utilizzata attraverso specifici algoritmi di riconoscimento, come impronta olfattiva. Probabilmente, la difficoltà iniziale per me come clinico, è stata quella di entrare in un ambito più tecnologico rispetto alle comuni attività cliniche di reparto, ma è anche vero che il naso elettronico acquisisce le analisi eseguite in un database di bordo che poi produce un’elaborazione grafica delle curve di risposta dei sensori facilmente usufruibile anche a un non addetto ai lavori».

Quali sono i prossimi passi dello studio?

«Ci auguriamo che la metodica studiata permetta in futuro di abbreviare l’iter diagnostico di queste neoplasie e di ridurre il numero delle procedure diagnostiche invasive, come la biopsia renale, prostatica o vescicale, perché possono essere gravate da complicanze e generano stress o discomfort nei pazienti».

Le nuove tecnologie sono il presente (AI, Big data e realtà virtuale): come si evolverà la figura del ricercatore nei prossimi anni?

«Non può esserci un rapporto conflittuale o di distacco. Bisognerà avere una visione integrata della medicina che si componga della parte clinica, che si occupa della diagnosi e dell’assistenza al paziente, ma anche di un background di conoscenze tecnologiche, per l’utilizzo consapevole delle nuove tecnologie e di tutto quello che possa permettere, in qualche modo, di avere una chiave di lettura diversa, più profonda delle patologie. L’obiettivo non deve essere soltanto dare il farmaco giusto al tumore giusto, ma anche al paziente giusto. In futuro si va sempre più verso una medicina di precisione, che tiene conto di tutte le caratteristiche cliniche e molecolari del singolo paziente. Ricordiamoci sempre che tanto più la diagnosi oncologica diventa precoce, tante più vite possono essere salvate attraverso la messa in atto di percorsi di cura dedicati, sia chirurgici sia farmacologici».

Il numero di tumori al tratto genito-urinario in Italia è in costante e forte aumento. Nel 2022 si sono registrati complessivamente 85.100 nuovi casi di carcinoma alla prostata, al rene, al testicolo, alla vescica e al pene. Nel 2012 le diagnosi ammontavano a poco più di 74.900. Il boom di neoplasie interesserà in totale oltre 1 milione e 90 mila uomini e donne nel Belpaese, dati che sono destinati a crescere nei prossimi anni. Una nota positiva arriva dall’aumento di opzioni terapeutiche e trattamenti efficaci contro queste neoplasie. Non vi è dubbio che l’Intelligenza artificiale, in futuro, giocherà un ruolo da protagonista nella lotta contro il cancro.

Keypoints

  • All’Istituto Nazionale Tumori Regina Elena di Roma è stato messo a punto un “naso” elettronico capace di scovare in anticipo i tumori urologici
  • È in grado di distinguere i pazienti affetti da tumore, con una percentuale di sensibilità superiore all’80% e di specificità superiore al 90%
  • Nel 2022 sono stati registrati 40.500 nuovi casi di tumore della prostata, 2.300 al testicolo, 12.600 al rene, 29.200 alla vescica e 500 al pene
  • L’obiettivo del progetto è abbreviare l’iter diagnostico di queste neoplasie e ridurre il numero delle procedure diagnostiche invasive (per esempio, la biopsia renale, prostatica o vescicale)

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