Sistema avanzato per la diagnosi di malattie autoimmuni

Scopo del progetto è la realizzazione di un sistema diagnostico prototipale in grado di rilevare, contemporaneamente con un unico esame, se un determinato paziente è affetto da una malattia autoimmune.
Si tratta di un progetto di ricerca a cui partecipano diversi partner, che prevede lo sviluppo di un metodo di diagnosi basato sulla selezione di opportuni marcatori immunologici integrati in un microarray. Un sistema di lettura e interpretazione delle reazioni fornisce la diagnosi quantitativa e qualitativa di alcune tra le più importanti malattie autoimmuni in un unico esame ed in tempi estremamente rapidi

Il ruolo di Technowise comprende la progettazione e la realizzazione di:
- sistema automatico di manipolazione automatica per il trattamento dei microarray
- sistema automatico di lettura e interpretazione dei risultati

L'attività svolta comprende
ricerca industriale: relativamente al sistema di lettura la ricerca è orientata a trovare modi innovativi per acquisire e trattare il segnali di chemiluminescenza. Gli strumenti abitualmente usati per processi simili (analisi del DNA) sono molto costosi (scanner laser): per questo progetto si usanotecnologie più economiche, basate sull'acquisizione di immagini per mezzo di telecamere, e questo lo posiziona sulla frontiera dell'innovazione per quanto riguarda l'analisi di microarray di media densità
progettazione; meccanica, ottica, elettronica, software
realizzazione prototipi; si tratta di prototipi idonei alla sperimentazione clinica che richiedono la verifica della ripetibilità e affidabilità della misura

Vantaggi della soluzione e valore innovativo
L'esecuzione dei test attraverso l'uso di arrays che consentono l’analisi multi target contemporanea permette una riduzione del costo di esecuzione dei singoli test.
Grazie all'uso del trattamento digitale dell'immagine si rendepossibile un'elaborazione con differenti tattiche dell'immagine anche eventualmente in un'epoca differita nel tempo, sulla base di algoritmi divenuti disponibili in una fase successiva o data-mining sull'aggregato dei test effettuati.
L'automazione del processo di trattamento del campione in fase di test e dell'attività di lettura permette inoltre un secondo vantaggio legato alla migliore ripetibilità, accuratezza di esecuzione e una maggiore quantità di informazione legata alla disponibilità dei test eseguiti sistematicamente sull'array.
Il processo di diagnosi ottenibile, comportando una minore richiesta di tempo e una maggiore precisione nella valutazione, fornirà ai clinici le risposte necessarie in tempi assolutamente migliorati rispetto al passato, consentendo loro non solo di scegliere le terapie più adeguate, ma soprattutto di applicarle efficacemente.
La diagnostica mediante microarray di proteine è ormai una tecnologia ben descritta in letteratura ed è utilizzata abitualmente nei laboratori di ricerca internazionali dove ha avuto, sino ad oggi, la sua principale diffusione commerciale.

Principio di funzionamento
Il sistema funziona mediante l’utilizzo di microarrays sui quali sono disposti degli spots di antigeni ed anticorpi. Una volta che il campione biologico (prevalentemente siero umano) viene prelevato, viene depositato sul microarray e fatto reagire in un processo sequenziale che prevede altre tre fasi: incubazione, lavaggio, ibridazione. Al termine dell’ultima fase il sistema hardware associato al microarray è in grado di leggere il segnale di chemiluminescenza sprigionato dalla reazione ed interpretarlo fornendo come risposta la diagnosi.

Il sistema può dirsi integrato grazie alla realizzazione di un dispositivo integrato hardware e software che eseguirà automaticamente i processi evidenziati: deposizione, incubazione, lavaggio, ibridazione, rilevazione della chemiluminescenza, interpretazione del segnale, approntamento di un referto di analisi

Attività di ricerca
In questo progetto la ricerca è finalizzata a conseguire le conoscenze necessarie per la realizzazione del prototipo fisico del sistema diagnostico di nuova concezione.
In particolare la ricerca è indirizzata verso lo studio delle tecnologie applicabili nell’ambito dell’acquisizione di immagini da sensori CCD, delle sorgenti di illuminazione e delle tecniche di image processing per la lettura dei campioni di test.
Viene inoltre effettuata un’analisi critica sullo stato dell’arte dei sistemi di gestione robotizzata dei test diagnostici biomolecolari, con attenzione alle architetture di automazione, ai sottosistemi esistenti di controllo assi e microdosaggio (liquid handling).
Queste conoscenze vanno oltre quelle necessarie per la realizzazione del dispositivo di lettura ottica e del sottosistema di automazione di macchina, ma ne costituiscono l’indispensabile quadro di riferimento. Sono inoltre la premessa necessaria per pensare ad ulteriori sviluppi dell’apparato, in direzione di nuove implementazioni sia sul versante della prestazione tecnica (es. aumento densità spot e/o velocità di esecuzione del test) sia sul versante dell’estensione verso la diagnostica di ulteriori patologie.