Rilevamento del cancro nelle urine: cattura degli acidi microribonucleici mediante nanofili

Gli scienziati hanno utilizzato nanofili di ossido di zinco per catturare miRNA associati al cancro nelle vescicole extracellulari urinarie. Integrando l'analisi di apprendimento automatico, hanno identificato specifici insiemi di miRNA che differenziano i pazienti con cancro ai polmoni dagli individui sani, dimostrandosi promettenti come strumento di rilevamento del cancro non invasivo in fase iniziale. Questo approccio pionieristico potrebbe trasformare la diagnosi del cancro, migliorando i risultati per i pazienti attraverso un intervento precoce. Credito: Takao Yasui

 

di Istituto di Scienze di Tokyo

Il cancro ha un alto tasso di mortalità e la diagnosi tardiva della malattia è una delle principali cause della sua mortalità. La diagnosi precoce del cancro è fondamentale per migliorare i risultati dei pazienti e negli ultimi anni lo sviluppo di strumenti diagnostici per rilevare il cancro in fase iniziale ha attirato molta attenzione.

Le cellule tumorali utilizzano specifici acidi micro-ribonucleici (miRNA), piccoli RNA non codificanti, per regolare l'espressione genica e promuovere la formazione del tumore. Mentre i miRNA circolanti sono validi biomarcatori della malattia tumorale precoce, l'identificazione dei miRNA correlati al cancro nel sangue e in altri fluidi corporei rimane una sfida.

In quest'ottica, un team di ricercatori guidato dal professor Takao Yasui dell'Institute of Science Tokyo (Science Tokyo), Giappone, ha concentrato i propri sforzi sull'estrazione di miRNA basata su nanofili e sull'analisi di apprendimento automatico (ML) per rilevare i miRNA associati al cancro nelle urine . I risultati della loro ricerca sono stati pubblicati online sulla rivista Analytical Chemistry il 18 ottobre 2024.

Elaborando la logica alla base della presente ricerca, Yasui afferma: "I miRNA circolanti nel sangue sono per lo più incapsulati in vescicole extracellulari (EV) e trasportano informazioni regolatrici critiche. Questi miRNA differiscono tra individui sani e quelli affetti da cancro. Utilizzando nanofili di ossido di zinco (ZnO) per catturare ed estrarre i miRNA nelle urine, il nostro gruppo di ricerca ha tentato di sviluppare uno strumento di rilevamento del cancro non invasivo".

Inizialmente, gli scienziati hanno utilizzato nanofili di ZnO per catturare EV in campioni di urina e hanno incorporato la tecnologia microarray per identificare sequenze geniche specifiche in miRNA incapsulati in EV. La tecnica di ultracentrifugazione è stata ulteriormente utilizzata per confrontare e convalidare l'efficienza della cattura di miRNA da parte di nanofili.

I risultati hanno rivelato che gli EV contenenti miRNA, inclusi gli esosomi, sottotipi unici di EV con dimensioni che vanno da 40 nm a 200 nm, sono stati catturati in modo efficiente sui nanofili. Inoltre, la presenza di 2.486 specie di miRNA è stata confermata durante l'analisi di profilazione dei miRNA di 200 campioni di urina.

La cattura facilitata da nanofili di miRNA EV urinari si dimostra promettente come strumento per la rilevazione del cancro. Credito: Science Tokyo

Sulla base della scoperta di oltre 2.000 specie di miRNA nei campioni di urina , Yasui e il suo team hanno ipotizzato che la maggior parte dei miRNA presenti nel sangue potessero essere trasferiti nell'urina durante il processo di filtrazione nei reni.

Successivamente, hanno impiegato un classificatore di regressione logistica costruito usando ML per identificare insiemi di miRNA urinari associati al cancro al polmone. I risultati hanno rivelato un particolare insieme di miRNA urinari, composto da 53 specie di miRNA, che potrebbe differenziare i soggetti affetti da cancro e quelli non affetti da cancro con una specificità e una sensibilità molto elevate.

Yasui afferma: "Abbiamo anche identificato un altro ensemble di miRNA urinari che potrebbe rilevare con precisione il cancro ai polmoni in stadio I. Poiché gli ensemble di miRNA urinari possono predire il cancro ai polmoni in fase iniziale, crediamo che gli ensemble di miRNA urinari abbiano un potenziale sufficiente per essere sviluppati come biopsie liquide per la previsione del cancro in fase iniziale".

Ulteriori informazioni: Takao Yasui et al, Rilevamento precoce del cancro tramite profilazione multi-microRNA di esosomi urinari catturati da nanofili, Analytical Chemistry (2024). DOI: 10.1021/acs.analchem.4c02488

Informazioni sulla rivista: Chimica analitica 

Fornito dall'Istituto di Scienze di Tokyo

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