Individuare Cellule Tumorali con un Semplice Esame del Sangue

Un semplice esame del sangue potrà consentire tra qualche anno di riconoscere la presenza di eventuali cellule tumorali circolanti.

Un gruppo di ricercatori dell’Istituto di Scienze Applicate e Sistemi Intelligenti del CNR, a Pozzuoli, sta portando avanti una ricerca rivoluzionaria in collaborazione col DISA MIS dell’Università di Salerno, per la parte che riguarda l’intelligenza artificiale.

Prima che il tumore possa essere individuato dagli esami strumentali, i medici saranno in grado di stabilire se un cancro si sta formando e la tipologia dello stesso. E’ il progetto di ricerca a cui stanno lavorando l’Istituto di scienze applicate e sistemi Intelligenti del Cnr a Pozzuoli, l’Università Federico II di Napoli, una ricercatrice dell’Università di Bologna ed il Dipartimento di Scienze Aziendali Management & Innovation Systen dell’Università di Salerno per la parte che riguarda l’intelligenza artificiale. Tecnicamente si chiama biopsia liquida. Ce ne parla il fisico Pietro Ferraro, dirigente di ricerca di CNR-Isasi e coordinatore del progetto.

Le cellule tumorali vengono individuate con un vero e proprio ologramma e dunque in 3D.

Determinante sarà l’apporto dell’intelligenza artificiale. Il professor Roberto Tagliaferri, che insegna informatica, coordina il gruppo di lavoro nell’ambito del DISA MIS dell’Università di Salerno.

Un sistema rivoluzionario, che per ora è ancora nella fase della ricerca ma che tra qualche anno dovrebbe essere inserito nello screening sulla popolazione per l’individuazione dei tumori più comuni.

La rilevazione di cellule tumorali circolanti (CTC) nel sangue periferico, la cosiddetta biopsia liquida, consente il monitoraggio in tempo reale della progressione della malattia e ha implicazioni significative nel trattamento terapeutico personalizzato dei tumori. In questo ambito si inserisce il progetto ‘Morfeo’ (MORphological biomarkers For Early diagnosis in Oncology), finanziato dal Miur tra i Programmi di ricerca scientifica di rilevante interesse nazionale, con capofila il gruppo di olografia digitale del Cnr-Isasi di Pozzuoli.

“La rilevazione delle CTC è una sfida ad alto contenuto tecnologico”, spiega Pietro Ferraro dirigente di ricerca di Cnr-Isasi e coordinatore del progetto. “A causa della loro rarità (meno di 5 cellule per 1mL) e per l’eterogeneità dei tumori, sia adulti che pediatrici, le CTC non sono facilmente individuabili. Le tecniche esistenti individuano particolari marcatori sulla superficie cellulare che sono molto selettivi e quindi utili solo in pochi casi specifici: il nostro progetto, invece, mira allo sviluppo di uno strumento diagnostico innovativo basato su biomarcatori morfologici per il rilevamento di CTC, sfruttando un nuovo approccio label-free e tutto-ottico su scala di laboratorio su chip”.

L’attività di ricerca sarà incentrata sulla progettazione, sviluppo e realizzazione di una piattaforma microfluidica combinata con imaging ottico di tipo olografico. “Le misure saranno effettuate con un sistema di tomografia a contrasto di fase per misure quantitative della struttura tridimensionale di ogni singola cellula” – precisa Lisa Miccio, ricercatrice del Cnr-Isasi ed esperta di olografia. “I microcanali saranno ingegnerizzati per controllare il passaggio di ogni singola cellula e per poter analizzare un alto numero di cellule. Il nucleo del progetto riguarda l’identificazione di un sistema di parametri morfologici (come una sorta di impronte digitali) mirate a distinguere le cellule tumorali da quelle del sangue. Saranno fatti sforzi per ottenere la tomografia a singola cellula ad alta velocità per convalidare il sistema per la rilevazione di CTC nel sangue su campioni di tumore ovarico (OC) e neuroectodermico (NET)”.

La visione del progetto ‘Morfeo’ è fortemente interdiscipinare. “La piattaforma per l’identificazione delle CTC sarà basata sullo sviluppo di un sistema di imaging tomografico integrata con tecniche di intelligenza artificiale (machine-learning) e supportata da una strategia microfluidica per la rotazione controllata delle cellule”, aggiunge Pasquale Memmolo di Cnr-Isasi, esperto di image processing.

‘Morfeo’ è l’unico progetto vincitore nel settore scientifico ERC- PE7 (Physics Engineering 7). Il team di ricercatori sarà composto da esperti nel campo dell’ottica e fotonica per la parte di imaging, coadiuvati da esperti di data analysis per lo sviluppo delle reti in ambito machine-learning, tutte competenze presenti all’interno del gruppo di olografia digitale di Cnr-Isasi. Rientrano nella partnership anche l’Università Federico II di Napoli con il Dipartimento di ingegneria chimica dei materiali e della produzione industriale (Dicmapi, prof.Pier Luca Maffettone) per l’ingegnerizzazione microfluidica, e il Dipartimento di medicina molecolare e biotecnologie mediche (Dmmbm, proff. Mario Capasso e Achille Iolascon) per lo studio dei tumori pediatrici. Il terzo partner è l’Università di Bologna le cui attività, coordinate dalla giovane ricercatrice Ivana Kurelac, saranno nell’ambito della ricerca sul cancro ovarico.

Il progetto avrà la durata di tre anni e consentirà il reclutamento di quattro nuovi giovani ricercatori con diverse competenze, che lavoreranno in sinergia con il team di progetto. 

Per informazioni:
Pietro Ferraro Lisa Miccio
Istituto di scienze applicate e sistemi Intelligenti ‘E. Caianiello’ (Cnr-Isasi)
c/o Comprensorio A. Olivetti – Via Campi Flegrei 34, Pozzuoli (Napoli)

 

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