Diagnosi delle malattie in pochi minuti / Disease diagnosis in minutes

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori hanno sviluppato un biosensore che utilizza anticorpi per rilevare molecole nei fluidi corporei, spesso indicative di patologie.

Il gruppo dell'Università di Leeds sostiene che il dispositivo potrebbe diagnosticare il cancro e la sclerosi multipla in 15 minuti. Oltre a essere veloce, la tecnologia potrebbe essere utilizzata per informare meglio i medici di base prima del ricovero ospedaliero.

La tecnologia è stata sviluppata attraverso una collaborazione europea tra ricercatori e partner commerciali nell'ambito di un progetto da 2,7 milioni di euro (2 milioni di sterline) denominato ELISHA (Electro-Immunointerfaces and Surface Nanobiotechnology: A Heterodoxical Approach).

Attualmente la tecnologia ha le dimensioni di una scatola da scarpe, ma il gruppo ritiene che potrebbe essere sviluppata in un dispositivo wireless delle dimensioni di un terminale per carte di debito, in cui inserire diversi chip sensori a seconda della patologia da testare.

"Il test è più veloce ed economico rispetto ai metodi attuali e non richiede un laboratorio", ha affermato il coordinatore del progetto, il Dott. Paul Millner, professore di scienze biologiche a Leeds. "Quindi anche un piccolo ospedale od una clinica potrebbe avere una macchina e testare un particolare marcatore [di una malattia biologica]".

Molte tecnologie di biosensori impiegano una tecnica chiamata ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay), un metodo di laboratorio utilizzato per rilevare la presenza di antigeni (sostanze estranee che stimolano la produzione di anticorpi) od anticorpi in campioni biologici. Ma il processo richiede tempo e personale altamente qualificato.

Il gruppo ritiene che i biosensori basati sugli anticorpi siano più versatili e che un sensore potrebbe essere progettato per rilevare quasi qualsiasi molecola.

Il biosensore si basa sul modo in cui le cellule immunitarie riconoscono e bloccano la diffusione dei virus invasori producendo molecole di attacco chiamate anticorpi. Le cellule immunitarie imparano a produrre un nuovo tipo di anticorpo per ogni nuovo virus.

Millner ha affermato che la capacità di manipolare questo sistema di riconoscimento consente loro di creare biosensori su misura. Un anticorpo potrebbe essere creato, ha affermato, immunizzando un animale come una pecora per una malattia specifica come la tubercolosi. "Si preleverebbe quindi il sangue dalla pecora ed estrarrebbero gli anticorpi", ha affermato Millner.

Gli anticorpi verrebbero quindi fissati alla superficie di un elettrodo su un microchip utilizzando uno speciale processo chimico. Il biosensore potrebbe quindi essere utilizzato per analizzare il contenuto dei fluidi corporei di una persona, che potrebbe essere sangue, urina o liquido spinale in caso di sospetta sclerosi multipla.

Se l'anticorpo rilevasse un antigene, si legherebbe ad esso. Millner ha spiegato che questa azione modifica efficacemente la corrente elettrica proveniente dal sensore. La variazione di corrente è proporzionale alla quantità di sostanza presente. "Più antigene è presente nel campione, più si lega e più forte è il segnale", ha affermato. "Il dispositivo di analisi calibrerebbe quindi queste informazioni ed indicherebbe al medico la concentrazione di antigene in un campione".

Finora i biosensori hanno dimostrato di rilevare analiti (sostanze misurate), inclusi biomarcatori presenti nel cancro alla prostata ed alle ovaie, nell'ictus, nelle malattie cardiache e nelle infezioni fungine. Il gruppo ritiene inoltre che i biosensori possano essere utilizzati per testare la tubercolosi e l'HIV.

Millner ha affermato che il suo gruppo vede anche utilizzi per il suo dispositivo in applicazioni ambientali, come il test di erbicidi o pesticidi nell'acqua e di antibiotici nel latte.

Una spin-off, ELISHA Systems , è stata fondata dal responsabile di ELISHA, il Dott. Tim Gibson, e dai partner commerciali Uniscan Instruments e Technology Translators, per commercializzare la tecnologia.

ENGLISH

Researchers have developed a biosensor that uses antibodies to detect molecules in the body’s fluids, so often indicative of disease.

The Leeds University team claim the device could test for cancer and multiple sclerosis in 15 minutes. As well as being quick, the technology could be used to better inform GPs prior to hospital referrals.

The technology was developed through a European collaboration of researchers and commercial partners in a €2.7m (£2m) project called ELISHA (Electro-Immunointerfaces and Surface Nanobiotechnology: A Heterodoxical Approach).

At present the technology is the size of a shoebox, but the team believes it could be developed into a wireless debit card terminal-sized device, into which different sensor chips could be inserted depending on the disease being tested for.

‘The test is faster and cheaper than current methods and doesn’t require a laboratory,’ said project co-ordinator Dr Paul Millner, a biological sciences professor at Leeds. ‘So even a small hospital or clinic could have a machine and test for a particular marker [of a biological disease].’

Many biosensor technologies employ a technique called ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) a laboratory method used to detect the presence of antigens (foreign substance that stimulate the production of antibodies) or antibodies in biological samples. But the process is time-consuming and requires highly-trained staff.

The team believes biosensors based on antibodies are more versatile and that a sensor could be designed to detect almost any molecule.

The biosensor is based on the way immune cells recognise and stop the spread of invading viruses by producing attack molecules called antibodies. Immune cells learn to produce a new type of antibody for each new virus.

Millner said the ability to manipulate this recognition system allows them to create specially-tailored biosensors. An antibody could be created, he said, by immunising an animal such as a sheep for a specific disease such as TB. ‘You would then draw blood from the sheep and extract the antibodies,’ said Millner.

The antibodies would then be attached to an electrode surface on a microchip using a special chemical process. The biosensor could then be used to test the contents of a person’s bodily fluid, which could be blood, urine — or spinal fluid in the case of suspected MS.

If the antibody detected an antigen it would bind to it. Millner explained that this action effectively changes the electrical current from the sensor. The change in current is proportional to the amount of substance present. ‘The more antigen in your sample, the more binds, and the bigger the signal,’ he said. ‘The testing machine would then calibrate this information and tell a clinician the concentration of antigen in a sample.’

So far the biosensors have been shown to detect analytes (substances being measured) including biomarkers present in prostate and ovarian cancer, stroke, heart disease and fungal infections. The team also believes the biosensors could test for TB and HIV.

Millner said his group also sees uses for its device in environmental applications, such as testing for herbicides or pesticides in water and antibiotics in milk.

A spin-out, ELISHA Systems, has been set up by ELISHA manager Dr Tim Gibson and commercial partners Uniscan Instruments and Technology Translatorsto commercialise the technology.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/disease-diagnosis-in-minutes?