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Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 3299 (2022) Citare questo articolo

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La valutazione dello stato dell'oncomarker del dominio extracellulare del recettore 2 del fattore di crescita epidermico umano (HER2-ECD) è un fattore importante nello screening, nella diagnosi e nel monitoraggio del cancro al seno in stadio iniziale. È stato sviluppato un nanobiosensore elettrochimico basato su aptameri con elevata sensibilità e selettività per la misurazione quantitativa e qualitativa del marcatore oncologico HER2-ECD. In questo studio, il nanocomposito realizzato con materiali distinti includeva nanofogli di ossido di grafene ridotto (rGON) e nanoparticelle di rodio (Rh-NP) sulla superficie dell'elettrodo di grafite (GE). Questa struttura ha prodotto attività elettrochimica amplificata, elevata area superficiale, stabilità e biocompatibilità. Ciascuna fase di preparazione dei nanomateriali e di installazione del biosensore è stata attentamente esaminata mediante tecniche analitiche ed elettrochimiche. Vari elettrodi modificati sono stati costruiti e analizzati in termini di prestazioni elettrochimiche, morfologia, dimensioni e forma dei nanomateriali. L'aptasensore basato su GE ha prodotto risultati degni di nota e favorevoli contro HER2-ECD con un ampio intervallo dinamico di 10,0–500,0 ng/mL, un limite basso di rilevamento (LOD) di 0,667 ng/mL (significativamente inferiore al cut-off clinico ) e un limite basso di quantificazione (LOQ) di 2,01 ng/mL. I vantaggi forniti da questo aptasensore, quali ampio intervallo dinamico, elevata sensibilità, selettività, stabilità, riproducibilità e basso costo, suggeriscono un enorme potenziale per il rilevamento e il monitoraggio non invasivo dei livelli di HER2-ECD nella cura del BC e nella diagnosi clinica.

Al giorno d’oggi, l’incidenza delle malattie tumorali rappresenta una grave minaccia per la salute umana1. Secondo le statistiche riportate nel 2021, il BC con una popolazione di 2,26 milioni di persone ha il maggior numero di malati di cancro a livello mondiale2,3. La BC è una malattia complessa che causa gravi alterazioni nei livelli di geni, proteine ​​e metaboliti4. È impossibile fornire un trattamento adeguato e tempestivo senza una diagnosi approfondita. I metodi di test diagnostici sensibili, selettivi e rapidi non solo aprono la strada a un trattamento più efficace, ma hanno anche un grande impatto sulla prevenzione di una varietà di tumori, in particolare del BC5. Pertanto, lo screening medico e la diagnosi precoce del BC attraverso la misurazione quantitativa degli oncomarcatori sono essenziali per un follow-up tempestivo, aumentare il tasso di sopravvivenza e ridurre la mortalità6. Le procedure definitive per la diagnosi degli stadi primari del BC comprendono la mastografia, la biopsia, l'ecografia e la risonanza magnetica (MRI). Inoltre, per diagnosticare il BC nelle donne vengono utilizzate tecniche basate sull'espressione genica e sulla quantificazione come l'immunoistochimica (IHC), il test radioimmunologico (RIA) e il test immunoenzimatico (EIA). Tuttavia, la maggior parte di queste tecniche deve affrontare numerose limitazioni, tra cui l'elevata complessità, il troppo costoso e una significativa riduzione della sensibilità e della specificità10,11,12. Per questi motivi, i ricercatori hanno dato priorità allo sviluppo di tecnologie diagnostiche non invasive, poco costose, sensibili e di facile utilizzo per monitorare il BC in momenti specifici per un trattamento efficace13. Di conseguenza, nuove tecniche analitiche come i test point-of-care (POCT) per questa malattia nelle sue fasi iniziali forniscono risultati più rapidi al punto di erogazione delle cure in contesti con risorse limitate, consentendo un trattamento tempestivo e adeguato.

I biosensori elettrochimici sono stati utilizzati come promettente strumento diagnostico per la determinazione qualitativa e quantitativa dei marcatori oncologici grazie alla loro reazione rapida, facilità d'uso, basso costo e basso limite di rilevamento. Nella fabbricazione di nuovi biosensori elettrochimici, è fondamentale selezionare una matrice di elettrodi impeccabile per ottimizzare la risposta elettrochimica14,15,16,17. È necessario identificare gli oncomarcatori utilizzati per la diagnosi precoce, la recidiva e il monitoraggio delle metastasi del BC. HER2-ECD è uno di questi oncomarcatori nel processo di diagnosi e trattamento del BC attraverso la terapia mirata a HER2. Il meccanismo principale della sovraespressione del recettore HER2-ECD è l'amplificazione del suo oncogene presente sul cromosoma 17q12. La presenza di questo marcatore oncologico è essenziale per la crescita e l'avanzamento di alcuni tumori maligni aggressivi come i tumori del polmone, dell'ovaio, della mammella, dello stomaco e del cavo orale18. La concentrazione di HER2-ECD nel sangue di persone sane e di pazienti con BC è compresa rispettivamente tra 4,0 e 14 ng/mL e tra 15 e 75 ng/mL. che può essere utilizzato per la diagnosi e la sorveglianza attiva dei pazienti a rischio o in trattamento19. HER2-ECD con livelli superiori al normale sono chiamati HER2-positivi o HER2+. Le persone identificate come HER2+ nei processi diagnostici BC entrano nel protocollo di trattamento con Herceptin. Herceptin è un anticorpo monoclonale (Ab) specificamente progettato e approvato per colpire i recettori HER2 sulla superficie delle cellule BC e impedire loro di ricevere segnali di crescita20.