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Diagnostica Tecnologie di supporto

TBIcheck: il dispositivo “smart” che rileva lesioni cerebrali con una goccia di sangue

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Scritto da Lorenzo Morelli

Ogni anno solamente in Europa, tre milioni di persone sono ricoverate negli ospedali per casi sospetti di trauma cranico lieve (TBI); il 90% di questi pazienti è in grado di tornare a casa in sicurezza, poiché non è stato rilevato alcun trauma, attraverso l’unico sistema diagnostico affidabile, cioè la Tomografia Computerizzata (CT scan), disponibile solo in alcuni ospedali. Ma non sempre questo esame diagnostico è necessario ed efficace.

Dei ricercatori dell’Università di Ginevra (UNIGE), in collaborazione con gli ospedali di Barcellona, Madrid e Siviglia, hanno sviluppato un piccolo dispositivo che in una decina di minuti, con l’utilizzo di una singola goccia di sangue, attraverso l’analisi di alcune proteine, può diagnosticare anche la più lieve lesione cerebrale . Quest’ultimo così, non solo consente di alleggerire il carico di pazienti nei reparti di emergenza, in quanto trasportabile direttamente sul luogo dell’evento traumatico,ma libera i pazienti stessi da lunghe attese facendo risparmiare anche sul costo degli esami medici. In questo modo si potrà avere comunque una diagnosi efficace, e in tempi brevi sapere se c’è davvero una lesione cerebrale o i sintomi sono solo la conseguenza della violenza del trauma, che alla fine lascerà dietro di sé solo una eruzione cutanea.

Le lesioni cerebrali infatti, sono difficili da diagnosticare con precisione. Gli scanner CT possono aiutare, ma spesso la loro risoluzione non è in grado di fornire ai medici un’immagine accurata tale da consentirgli di sapere quale sia l’entità del trauma subito dal paziente; dalla valutazione della lesione ne scaturisce la scelta del protocollo da adottare (terapia intensiva, dimissione dalla struttura ecc.) quindi risulta essere di fondamentale importanza una diagnosi accurata. Inoltre il processo di utilizzo e valutazione delle immagini prodotte richiede del tempo prima che i risultati siano disponibili e ciò può portare ad un peggioramento delle condizioni del paziente.

(Tomografia Computerizzata-CTscan)

La tomografia computerizzata (CT) infatti combina una enorme quantità di dati di diversi raggi X per produrre un’immagine dettagliata delle strutture all’interno del corpo. Attraverso delle scansioni vengono prodotte appunto immagini bidimensionali di una “sezione” del corpo, o anche tridimensionali. Essa può aiutare a diagnosticare molti tipi di cancro ma non solo: il rilevatore di raggi X può andare ad “indagare” centinaia di diversi livelli di densità è in grado di rendere visibili i tessuti all’interno di un organo.
Per questo motivo è altresì adottata per diagnosticare appunto i traumi cerebrali, ma non risulta sempre essere necessaria come già detto.

Un dispositivo di diagnostica piccolo, rapido ed efficiente

In cosa consiste il sistema innovativo di diagnostica realizzato dai ricercatori dell’UNIGE
I ricercatori come già accennato, hanno sviluppato un dispositivo in grado di eseguire un test diagnostico rapido, chiamato TBIcheck, basato sul principio di funzionamento dei test di gravidanza: posizionando una singola goccia di sangue sul pozzetto di una piccola custodia in plastica da 5 cm, si riesce a sapere in 10 minuti se esiste un rischio di trauma lieve, attraverso un’analisi di alcune proteine specifiche del sangue: se il suo livello di H-FABP è superiore a 2,5 nanogrammi per millilitro di sangue appare una “riga” e la persona ferita deve andare in ospedale per una TAC; in caso contrario il paziente può tornare a casa in tutta sicurezza.

(Cube Reader installato su TBIcheck)

Inoltre nel caso in cui durante la lettura del risultato ci sia una incertezza sulla lettura del risultato, viene implementato un piccolo lettore, il Cube Reader, che può essere installato sul dispositivo il quale attraverso un algoritmo discriminerà sull’esito effettivo: farà visualizzare la parola “positivo” o “negativo”.

Ma con quale parametri sono stati scelti i biomarcatori in grado di dare l’esito del trauma in maniera immediata e sicura?

L’idea

Il team ha condotto dapprima un protocollo di valutazione sperimentale, andando statisticamente ad identificare quali proteine fossero presenti in numero maggiore in seguito a una lesione cerebrale lieve; testando il sangue di questi pazienti, hanno scoperto che le proteine H-FABP, Interleukin-10, S100B e GFAP raggiungevano una concentrazione tale da risultare dei biomarcatori dell’avvenuto trauma. Sebbene potessero concentrarsi su tutte e quattro le proteine, il team ha visto che semplicemente rilevando i livelli di H-FABP (proteina legante gli acidi grassi-cardiaca) sarebbe stato sufficiente diagnosticare ad almeno un terzo dei pazienti con traumi cerebrali sospetti, se fossero stati privi di una lesione cerebrale effettiva o meno.

Integrando anche l’analisi della GFAP (proteina gliale fibrillare acida), i risultati sono stati notevolmente migliorati: quest’ultima è risultata essere un “marker” efficace di lesioni cerebrali traumatiche ed in grado di essere utilizzata per monitorarne i cambiamenti e misurarne la risposta al trattamento operatorio.

(Modello 3D di GFAP)

Queste conclusioni sono state ottenute da l’analisi congiunta con i risultati derivanti da uno sperimentazione, condotta su alcuni pazienti affetti da TBI gravi in un centro di neurotraumatologia a Shanghai, in Cina, tra marzo il 2011 e settembre 2014. In questo studio sperimentale, su tutti i pazienti partecipanti, monitorati e gestiti con un protocollo di terapia intensiva, erano stati raccolti campioni del loro siero ematico: uno al momento del ricovero e poi giornalmente per i primi 5 giorni.

Misurando i livelli di GFAP fino ai primi 6 mesi di distanza dalla data del ricovero, risultò che su un totale di 67 pazienti, nei primi 3 giorni dall’inizio della terapia, i livelli di concentrazione di questa proteina erano statisticamente:

  • Più elevati per i casi di pazienti in seguito deceduti o rimasti lesionati in maniera terminale;
  • Significativamente bassi, per i casi di pazienti ristabiliti in seguito al trauma subito;

I risultati hanno indicato così indicato, che il GFAP poteva predire l’esito neurologico-lesivo fino a 6 mesi sull’entità della lesione cerebrale subita dalla persona. Dunque i livelli sierici di GFAP e H-FABP sono risultati i biomarcatori più “sensibili” per lesioni cerebrali minori, e sono diventati la base dalla quale partire per la realizzazione di TBIcheck.

Gli scenari futuri
I risultati ottenuti con il dispositivo brevettato dall’UNIGE, e premiati con il Prix de l’Innovation Academy a dicembre 2017, saranno commercializzati dal 2019 da ABCDx, una start-up fondata quattro anni fa da Jean-Charles Sanchez dell’UNIGE e Joan Montaner di Vall d’Hebron Ospedale a Barcellona, co-autori dello studio sui marcatori sopracitato.

Stiamo attualmente preparando un TBIcheck ancora più efficace, che consentirà di mandare a casa il 50% dei pazienti, ma che richiede un aumento della sensibilità del test che riceve il sangue.

(Jean-Charles Sanchez)
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Informazioni autore

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Lorenzo Morelli

Studente e laureando in Ingegneria Clinica presso l'università "La Sapienza" di Roma. Ambiti di interesse: le neuroscienze e tecnologie chirurgiche innovative.

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