I ricercatori negli Stati Uniti e in Cina hanno sviluppato una nuova tecnica per diagnosticare in modo rapido e accurato le malattie legate agli occhi, rilevando le firme biomolecolari nelle lacrime dei pazienti. Sviluppato da un team guidato da Luke Lee alla Harvard Medical School e Fei Liu presso la Wenzhou Medical University, il sistema iTEARS utilizza membrane nanoporose oscillanti per isolare le biomolecole racchiuse dalle impurità, rendendole molto più facili da studiare e classificare.
Una delle principali sfide affrontate dagli attuali studi clinici è la necessità di diagnosticare le malattie in modi non invasivi. Negli esosomi si possono trovare preziose informazioni su un'ampia gamma di processi biologici: strutture rilasciate da quasi tutti i tipi di cellule viventi, in cui biomolecole complesse, tra cui proteine, lipidi e acidi nucleici, sono racchiuse in un guscio di membrana cellulare. Studiando questi esosomi, i medici possono identificare i processi biologici associati a malattie specifiche, senza la necessità di metodi più invasivi.
Una fonte particolarmente utile di esosomi sono le lacrime dei pazienti, che condividono componenti biomolecolari chiave con il loro sangue e sono anche molto più facilmente accessibili rispetto ad altri fluidi nell'occhio. Tuttavia, le tecniche esistenti per diagnosticare i pazienti in questo modo sono state finora limitate da lunghi tempi di elaborazione, piccoli volumi di campioni e bassi tassi di recupero dell'esosoma.
Nel loro studio, riportato in ACS Nano, i ricercatori introducono un nuovo approccio all'analisi delle lacrime, denominato "analisi incorporata degli esosomi lacrimali tramite sistema di isolamento rapido" (iTEARS). Il loro metodo prevede innanzitutto la raccolta delle lacrime su una striscia reattiva non invasiva, che viene immersa in una soluzione salina. Il fluido passa quindi tra una coppia di membrane nanoporose ravvicinate, realizzate in ossido di alluminio anodico.
Entrambe le membrane sono spinte ad oscillare dalla differenza di pressione variabile tra il fluido al loro interno e lo spazio esterno. Durante queste oscillazioni, piccoli frammenti di biomolecole potrebbero passare attraverso le barriere, lasciando gli esosomi intrappolati all'interno. Successivamente, il team ha potuto rimuovere il carico degli esosomi dagli involucri della membrana cellulare, pronto per l'analisi.
Utilizzando iTEARS, i ricercatori hanno analizzato le lacrime dei partecipanti umani, alcuni sani e altri affetti da una varietà di malattie legate agli occhi. Per ogni paziente, la tecnica ha permesso loro di isolare alte rese di esosomi puri da poche lacrime (circa 10 µl) in soli 5 minuti. Complessivamente, hanno identificato oltre 900 tipi di proteine nei campioni.
Le lenti a contatto monitorano il glucosio nelle lacrime
Di questi, 426 sono stati trovati negli esosomi associati alla malattia dell'occhio secco: una condizione comune in cui le lacrime forniscono una lubrificazione insufficiente per l'occhio. Identificando tre proteine specifiche nelle lacrime di un paziente, i ricercatori hanno anche potuto distinguere tra due sottotipi di malattia dell'occhio secco, ognuno dei quali richiede trattamenti diversi.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che un eccesso di quattro tipi di molecole di RNA era indicativo di retinopatia diabetica, una complicazione del diabete che danneggia la retina. Sulla base di questo successo iniziale, sperano che iTEARS possa fornire una diagnosi rapida, accurata e non invasiva per un'ampia gamma di condizioni oculari e altre malattie.
