Se l’ingegneria elettronica può aiutare lo studio dei tumori

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Gianni Medoro e Nicolò Manaresi hanno realizzato e brevettato un apparecchio in grado di scovare e isolare le cellule rare presenti in un campione biologico

Un contributo alla medicina di precisione e allo studio dei tumori. Arriva da due ingegneri elettronici, Gianni Medoro, nato a Cerignola (Foggia) nel ’74 (un dottorato in Ingegneria a Bologna) e Nicolò Manaresi, nato a Bologna nel ’67 (ricercatore presso il Politecnico di Zurigo per un anno e un dottorato in Ingegneria a Bologna), che hanno realizzato e brevettato il DEPArray™ system, un apparecchio in grado di scovare le cellule rare, presenti in un campione biologico (sangue, midollo osseo, liquido pleurico, tessuti da biopsia) e isolarle con un livello di purezza pari al cento per cento. Parliamo di cellule importanti perché contengono informazioni preziose sulle caratteristiche di un tumore.

“Il sistema – racconta Gianni – è nato durante i miei studi di dottorato all’Università di Bologna. Ero attratto dall’idea di applicare la microelettronica alla biologia e gestire in modo digitale le cellule. Tutto è iniziato con uno sketch su un foglio di carta, dal quale è nato il primo brevetto. Oggi questo brevetto è diventato un’azienda che esporta in tutto il mondo una tecnologia unica”.

L’azienda di cui parla Gianni è la Silicon Biosystems. L’ha creata nel ’99 con l’amico Nicolò, fondendo microelettronica, micro-fluidica, dielettroforesi e biologia cellulare per individuare e gestire le cellule. Le risorse economiche, 50 mila euro, sono arrivate subito. “Ci siamo aggiudicati – spiegano – il primo premio alla prima edizione della Business Plan Competition, organizzata dall’Università di Bologna e denominata Start Cup. Con quei soldi abbiamo realizzato il prototipo del DEPArray™”.

Due anni fa la Silicon Biosystems è stata assorbita dal Gruppo farmaceutico Menarini.

Come funziona l’apparecchio?

Nel DEPArray™ utilizziamo la forza della dielettroforesi in modo originale. Realizziamo decine di migliaia di gabbie, ossia punti di attrazione stabile, per intrappolare in modo estremamente preciso e accurato ciascuna cellula in sospensione. La posizione di queste gabbie può essere gestita da un computer. Ciascuna cellula viene movimentata sulla superficie di un chip. E’ un po’ come spostare pedine su una scacchiera, un’operazione in cui si facilita l’isolamento delle cellule, che interessano, dal resto del campione. Le cellule selezionate tramite questa tecnologia sono mantenute intatte, vive e capaci di riprodursi, pronte per successive indagini molecolari di DNA e RNA. Con il (DEPArray™) è più facile osservare le relazioni tra le caratteristiche molecolari di un tumore e la risposta alle terapie esistenti, e, quindi, individuare il farmaco più efficace.

Per qualsiasi tipo di tumore?

Soprattutto per quelli solidi: al seno, ai polmoni, al colon e per il melanoma. In tutti questi ambiti abbiamo già diversi sviluppi clinici interessanti.

Quanto è grande il DEPArray™?

Più o meno come un frigo americano, dunque alto, anche se il cuore del sistema è un microchip con centinaia di migliaia di elettrodi grandi ciascuno quanto le cellule umane.

Di recente il vostro apparecchio è stato donato all’ospedale pediatrico Meyer di Firenze.

Sì. E consentirà l’avvio di ricerche avanzatissime in due dipartimenti: l’Oncologia pediatrica, diretta da Claudio Favre, e quello di Neuroscienze, guidato da Renzo Guerrini. Inoltre, abbiamo più di cinquanta macchine installate nei migliori centri di ricerca biomedica al mondo: in Europa, Stati Uniti, Cina, Giappone, Corea, Taiwan e Singapore. Ricercatori dell’Università di Manchester hanno già usato DEPArray™ e sono stati in grado di individuare il farmaco più efficace in un caso di cancro al polmone. Un gruppo del Baylor College of Medicine a Houston in Texas – guidato peraltro da un italiano, Dario Marchetti- ha usato il DEPArray™ per individuare le cellule tumorali che portano metastasi al cervello nelle pazienti di cancro al seno. Nell’ultimo anno nei nostri laboratori abbiamo, inoltre, sviluppato nuove applicazioni per rendere possibile l’isolamento di cellule tumorali anche da piccole biopsie e tessuti.

Servono condizioni particolari per utilizzare l’apparecchio?

Il sistema è molto flessibile e può lavorare con molteplici tipologie di campioni. Per utilizzarlo servono normali condizioni di laboratorio.

Progetti a medio termine?

Possiamo dire che con questo apparecchio le cellule entrano nell’era digitale. Vogliamo che il DEPArray™ abbia un impatto concreto sui pazienti, non solo in oncologia, ma anche in altri settori, come la diagnosi prenatale non-invasiva.

Vi sentite tipi tosti?

Sì, ci sentiamo tosti. Non solo noi, ma tutto il team dell’azienda. Molte volte ci guardiamo indietro e ci sorprendiamo della forza che abbiamo avuto per superare tante difficoltà. Non è facile mettere delle cellule su un chip microelettronico e cercare di farle muovere, fare una start-up ad alta tecnologia basata sulla microelettronica – partendo nel ‘99, quando ancora di start-up si parlava poco – riuscire a raccogliere le risorse necessarie, individuare e sviluppare le applicazioni che danno valore alla tecnologia. Be, sì, siamo stati bravi. Prima di arrivare sul mercato abbiamo vissuto momenti di sconforto. Poi, nel 2013 l’acquisizione da parte di Menarini, il successo commerciale e la sensazione di avercela fatta. Abbiamo costruito qualcosa, un’enorme soddisfazione.

Un consiglio ai ricercatori che vi stanno leggendo?

Di avere il coraggio di investire sulle proprie idee. Se si hanno passione ed entusiasmo, anche in Italia si possono fare piccoli miracoli, coniugando innovazione tecnologica e impresa. Mai smettere di essere curiosi. Fare sempre il primo passo e provarci, poi tanto impegno e costanza.

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