(foto: Erik Nardini/EyeEm via Getty Images)

È il respiro la nuova frontiera destinata ad innovare e a rendere smart le procedure diagnostiche, un soffio per ridurre tempi e costi, aumentando la qualità della vita e rendendo più semplice la prevenzione. Si chiama breath analysis e si configura come un gamechanger tanto più affascinante quanto più le procedure diagnostiche sono invasive, come nelle patologie oncologiche.
Su questo terreno sta accelerando la ricerca in Europa e nel mondo e l’Italia non sta a guardare.

A novembre entra a pieno regime, con il trasferimento completo dei macchinari, il Centro regionale di Breath Analysis istituito lo scorso aprile, in Puglia, in seno all’Istituto Tumori di Bari. Il Centro, pubblico, è il punto di arrivo di un percorso che parte da molto più lontano, dagli studi effettuati in ambito accademico – grazie ad una misura di agevolazione della Regione Puglia – dai ricercatori della rete di laboratori “Voc and Odor” del dipartimento di chimica dell’Università degli studi di Bari, coordinati dal ricercatore Gianluigi De Gennaro. Nel 2010, De Gennaro, con altri colleghi, firmava lo studio Chemical characterization of exhaled breath to differentiate between patients with malignant pleural mesothelioma from subjects with similar professional asbestos exposure.

Successivamente, la sperimentazione della tecnica, applicata dapprima per la diagnosi del mesotelioma e dell’asbestosi, è stata estesa a un’altra patologia, quella del cancro al colon retto (anche grazie alla collaborazione con il dipartimento di emergenza e trapianti d’organo dello stesso ateneo). Se i fenomeni cellulari patologici producono metaboliti che dal sangue passano ai polmoni e poi vengono espulsi con l’espirato, l’analisi degli stessi nel respiro dovrebbe restituire un feedback sullo stato di salute dell’individuo.
Nel 2016, sulla scia di queste ricerche, è stato istituito il cluster “Inside the breath”, dalla Regione Puglia con lo specifico bando a sostegno delle aggregazioni regionali innovative. Il cluster ha lavorato alla creazione del campionatore Mistral, che consente di registrare i singoli campioni di respiro su una cartuccia; dall’analisi del campione, si mira a riscontrare la presenza di determinate patologie, attraverso l’individuazione di composti organici volatili rilevati in specifiche sequenze.

Dalla realizzazione di Mistral è scaturita l’idea di istituire una struttura regionale per questa tipologia di analisi. “Il Centro regionale di Breath Analysis – dice a Wired il presidente della Regione Puglia Michele Emiliano – è il “lieto fine” di una storia pazzesca nella quale protagonista assoluta è la collaborazione. Collaborazione tra Regione Puglia, sistema della ricerca e imprese, l’intreccio virtuoso che dal finanziamento di due ricerche con altrettanti strumenti di agevolazione della Regione Puglia – “Rete dei laboratori” per la fase di studio, e poi “Cluster tecnologici”, per l’industrializzazione –  ha portato prima a realizzare la ricerca, poi a costruire il macchinario e infine, con la volontà e l’impegno di tutti i protagonisti, alla realizzazione di un centro di analisi che è destinato, dopo la sperimentazione, a rivoluzionare la diagnostica, incidendo sui costi, sul tempo e sulla qualità della vita dei pazienti”.

A istituire il Centro regionale di Breath Analysis, l’Aress Puglia (l’Agenzia regionale strategica per la salute ed il sociale), l’Università degli Studi di Bari Aldo Moro e l’Istituto Tumori Giovanni Paolo II (Ircss).

Il Centro è un luogo di sperimentazione, che suggella un percorso che si è snodato dall’accademia fino all’ambito clinico, attraverso una massiccia iniezione di know how tecnologico: l’obiettivo di diagnosticare diversi tumori attraverso l’analisi dei metaboliti presenti nel respiro chiede ora ulteriori passi per diventare una prassi a disposizione di tutti, in grado di abbattere i costi, consentire diagnosi rapide, avvicinare i cittadini alla prevenzione. Come spiega a Wired il professore Gianluigi De Gennaro, raccontando l’evoluzione del percorso, “dal 2009 al 2014 la ricerca è stata esclusivamente di laboratorio. Trattandosi di una metodica innovativa e sperimentale, non avevamo metodi così condivisi e riproducibili per effettuare questo tipo di diagnosi. Dal 2014 ci siamo concentrati sulle tecnologie e sui sistemi di campionamento per eseguire sempre allo stesso modo la metodologia; da qui l’esperienza di Mistral e della sperimentazione che, anche grazie ai privati abbiamo avuto la possibilità di sviluppare”.

Attualmente, continua l’accademico, “siamo nella fase dei trial clinici. Siamo passati da una ricerca sperimentale in laboratorio, fatta su un certo numero, limitato, di soggetti a un disegno più complesso eseguito nelle cliniche, dove i responsabili, medici, arruolano soggetti, pazienti e sani. L’obiettivo? Finire i trial sulle patologie (cancro al colon retto, tumore al polmone, mesotelioma pleurico) per fare screening su larga scala”. La breath analysis si configura come un gamechanger affascinante, soprattutto pensando a quelle patologie di tipo oncologico che richiedono procedure diagnostiche invasive. Il professore De Gennaro specifica, rispondendo a una domanda sul margine di errore insito in questo tipo di rilevazione, che “stiamo parlando di test di screening e non di gold standard, sono test che supportano la diagnosi. La metodica cioè non vuole sostituire la Tac o la colonscopia, ma far sì che sia eseguita solo per quei soggetti che, preliminarmente, sono stati screenati come positivi”.

Come dimostra il progetto pugliese, ma anche gli studi di Hossam Haick in Israele e l’impegno nel Regno Unito di Billy Boyle, fondatore e ceo di Owlstone Medical, il potenziale insito nell’analisi dell’espirato è grande. Cosa impediva che lo fosse in passato? Come spiega De Gennaro, “ci sono almeno tre motivi. Il primo è la sensibilità strumentale, il fatto che nel respiro questi metaboliti siano presenti in concentrazioni particolarmente basse, quindi la necessità di uno strumento per determinarli. Un secondo fattore è una resistenza da parte dei clinici ad avere risultati che non sono mono ma multiparametrici; siamo soliti avere un valore che è un marker e un limite entro cui il marker si muove e indica malattia o benessere; al momento la maggior parte degli studi sulla breath analysis vede invece risposte multiparametriche, non si cerca il marker ma il pattern, la combinazione di diversi metaboliti che costituisce una impronta digitale per il sano o per il paziente. La terza ragione è che la gestione del sangue e delle urine è più semplice rispetto al respiro anche perché  i metaboliti gassosi tendono a trasformarsi o a volar via”.

Il confronto con altre realtà è stato sfidante, perché, rivela l’accademico, “l’idea era di fare le cose assieme, ma costa sacrificio omogenizzare le competenze, uscire fuori dalle sicurezze disciplinari di ciascuno. Quando due mondi si incontrano sono scintille ma, considerata la nostra competenza preliminare e l’elevata capacità dell’impresa con cui ci siamo interfacciati, Predict, che è moderna, giovane, dinamica, allora viene più facile”.

Mistral, nome certamente evocativo, è il dispositivo nato nell’ambito del cluster pubblico-privato “Inside the Breath”. Capofila del progetto sul versante tech, Predict, azienda barese che sviluppa tecnologie innovative nel settore dell’healthcare, come Mistral, appunto, ma anche Optip, un software di comunicazione in olopresenza che di recente ha fatto tappa con successo, a Dubai, nell’ambito dell’appuntamento Gitex Future Star. E se è vero che innovazione chiama altra innovazione è lo stesso Angelo Gigante, fondatore di Predict, ad ammettere che “Optip è nato da Mistral. Lavorando a questo progetto, ci siamo fatti una domanda: se costruiamo Mistral e ce lo richiedono, come faremo a fare training e manutenzione a distanza?”.

Mistral in sostanza raccoglie il campione in una cartuccia prodotto da un soggetto che soffia all’interno di un boccaglio monouso. Un progetto che ha richiesto tempo e sinergia tra attori diversi: Gigante racconta a Wired che, “l’università, e il gruppo di De Gennaro, avevano bisogno di un partner industriale. In noi hanno identificato un partner che avesse contezza dei medical device e quindi della diagnostica per immagini. Ci hanno chiesto se volessimo arrivare a costruire un prototipo, avendo una competenza di settore. A noi la sfida piaceva, era nelle corde dell’azienda. È stata un’occasione per testarci, facendo un percorso un po’ al contrario rispetto a quello classico, dove prima costruisci il prodotto e poi capisci come venderlo e fare assistenza. Noi sapevamo fare quelle cose, abbiamo reinvestito nel progetto Mistral. L’università ci ha posto la sfida di affrontare con lei il tema dell’espirato. Abbiamo cercato di capire se fosse un mercato alla nostra portata; e visto che questo settore è agli albori, aziende della nostra dimensione possono provare a dire la loro”.

Il cluster Inside the Breath ha quindi già dimostrato l’importanza di uno sforzo congiunto tra anime diverse per arrivare all’obiettivo; stesso discorso per il Centro regionale sorto lo scorso aprile, che nasce nell’ambito dell’Istituto Tumori di Bari, non a caso, in quanto, come spiega il direttore dell’Istituto Tumori “Giovanni Paolo II” Vito Antonio Delvino, “siamo un Ircss e nella nostra mission c’è la ricerca. Naturalmente non appena la ricerca diventa traslazionale sarà messa a disposizione di tutti gli altri nodi della rete grazie allo strumento organizzativo della Rete oncologica”.

Delvino definisce la prospettiva della breath analysis, “affascinante, perché più semplice è la fase dello screening e della diagnosi precoce, più persone si sottopongono all’esame, più riusciamo ad intervenire precocemente nelle terapie. E questa è una legge in campo oncologico. Più precoce è l’intervento, maggiore sarà il numero delle guarigioni o delle sopravvivenze”.  Il direttore dell’istituto barese, a una domanda sul valore aggiunto del centro nel quadro regionale, afferma che “anche se i tumori fossero soltanto dieci, o ci fosse una incidenza inferiore alla media nazionale, questa idea progettuale meriterebbe di essere portata avanti. Ha la sua forza nella semplicità della raccolta, richiede semplicemente alle persone di respirare in un tubicino di metallo”.

E se la ricerca rientra nella mission di un istituto di ricovero e cura a carattere scientifico, lo stimolo all’innovazione è parte del compito dell’Agenzia regionale strategica per la salute e il sociale. Che tipo di sforzo ha richiesto l’istituzione del Centro lo spiega il presidente dell’Aress Giovanni Gorgoni: “Lo sforzo principale è stato quello di fare sistema, mettere insieme le sensibilità universitarie, di ricerca scientifica e poi la componente di amministrazione sanitaria e di exploration, che ci compete. Si è creata questa joint tra queste tre identità, ed è la cosa che mancava, perché il dispositivo era stato congegnato. Si trattava di creare il ponte sul mercato, da un lato, e sulla produzione vera e propria, portandolo dal laboratorio al reparto. Come agenzia, siamo incaricati di fare exploration su tutto il tema della salute e del sociale. Possono essere sperimentazioni tech, organizzative, istituzionali; il nostro compito è tirarle fuori, validarle e consegnarle alla regione per farne sistema”.

Il Centro inoltre – continua Gorgoni – “diventa un tassello importante nella Rete oncologica pugliese. La Rete oncologica è un contenitore di reti; quella della diagnostica innovativa, a cui di fatto il Centro appartiene, non si occupa solo di fare assistenza corrente, ma testa e sviluppa altri saperi e altre metodiche, è una delle realtà che consente alla Rete di fare apprendimento e di perpetuarsi nel tempo più a lungo possibile”. Una innovazione che mira a rendere più smart la diagnostica, non può che potenzialmente eccitare la fantasia della platea trasversale destinata a sfruttarla. Quanto sarà importante il fattore comunicazione su questo fronte? “Il voicelab dell’agenzia si occupa di utilizzo intelligente della comunicazione in sanità. Si va dalla promozione delle campagne vaccinali alla lotta alle fake news, allo scandaglio del sentiment rispetto alle notizie che girano online. L’innovazione è difficile da comunicare. Quando sono usciti i lanci di stampa sul centro, la prima reazione è stata: dove posso farlo? La persona comune pensa che l’innovazione ci sia già e di poterla utilizzare; siamo confidenti che funzioni, poi però ci sono regole da seguire. La scelta è quella di una narrazione del continuum per far comprendere il bisogno di una gestione lunga. Quando ci saranno i primi risultati, bisognerà spiegare in maniera divulgativa cosa significano e che uso se ne può fare”.

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