I medici trovano un sensore che percepisce in anticipo la tempesta di citochine

All’inizio della pandemia di Covid-19, i medici hanno riconosciuto che i pazienti che hanno sviluppato una “tempesta di citochine”, un’ondata di proteine immunitarie pro-infiammatorie, erano spesso i più malati e più a rischio di morire. Ma una tempesta di citochine può verificarsi anche in altre malattie, come l’influenza. Oggi, gli scienziati riportano i risultati preliminari su un sensore di sudore che funge da sistema di allarme rapido per un’imminente tempesta di citochine, che potrebbe aiutare i medici a trattare i pazienti in modo più efficace.

I ricercatori presenteranno i loro risultati all’incontro di primavera dell’American Chemical Society (ACS). ACS Primavera 2021 è attualmente in corso, iniziato il 5 aprile terminerà il 30. Le sessioni live sono state tenute dal 5 al 16 aprile e i contenuti on demand e di rete proseguiranno fino al 30 aprile. L’evento presenta quasi 9.000 presentazioni su una vasta gamma di argomenti scientifici.

“Soprattutto ora, nel contesto del Covid-19, se si potessero monitorare le citochine pro-infiammatorie e vederle aumentare di livello, si potrebbero trattare i pazienti in anticipo, anche prima che sviluppino sintomi”, afferma Shalini Prasad, Ph.D., principal investigator del progetto, che sta presentando il lavoro all’incontro.

La diagnosi precoce è importante perché una volta scatenata una tempesta di citochine, l’infiammazione eccessiva può danneggiare gli organi, causando gravi malattie e morte. Al contrario, se i medici potessero somministrare steroidi o altre terapie non appena i livelli di citochina iniziano ad aumentare, i ricoveri ospedalieri e i decessi potrebbero essere ridotti.

Sebbene gli esami del sangue possano misurare le citochine, sono difficili da eseguire a casa e non possono monitorare continuamente i livelli delle proteine. Le citochine vengono escrete nel sudore a livelli inferiori rispetto al sangue. Per raccogliere abbastanza sudore per i test, gli scienziati hanno chiesto ai pazienti di esercitare, o hanno applicato una piccola corrente elettrica sulla pelle dei pazienti. Tuttavia, queste procedure possono alterare essi stessi i livelli di citochina, osserva Prasad. “Quando si tratta di citochine, abbiamo scoperto che devi misurarle nel sudore passivo. Ma la grande sfida è che non sudiamo molto, specialmente in ambienti climatizzati”, afferma. Prasad, che si trova all’Università del Texas a Dallas, stima che la maggior parte delle persone produca solo circa 5 microlitri, o un decimo di goccia, di sudore passivo in un quadrato di pelle da 0,5 pollici in 10 minuti.

Quindi i ricercatori volevano sviluppare un metodo estremamente sensibile per misurare i livelli di citochina in piccole quantità di sudore passivo. Hanno attinto al loro precedente lavoro su un sensore di sudore indossabile per monitorare i marcatori della malattia infiammatoria intestinale (IBD). Il dispositivo simile a un orologio da polso, commercializzato da EnLiSense LLC (una società co-fondata da Prasad), misura i livelli di due proteine che salgono durante i flare-up IBD. Quando il dispositivo viene indossato sul braccio, il sudore passivo si diffonde su una striscia di sensori usa e getta collegata a un lettore elettronico. La striscia del sensore, che contiene due elettrodi, è rivestita con anticorpi che si legano alle due proteine. Il legame delle proteine ai loro anticorpi cambia la corrente elettrica che scorre attraverso l’e-reader. Il lettore trasferisce quindi questi dati in modalità wireless a un’app per smartphone che converte le misurazioni elettriche in concentrazioni proteiche. Dopo alcuni minuti, il vecchio sudore si diffonde e il sudore appena escreto entra nella striscia per l’analisi.

Per il loro nuovo sensore di citochina (chiamato SWEATSENSER Dx), i ricercatori hanno realizzato strisce di sensori con anticorpi contro sette proteine pro-infiammatorie: interleuchina-6 (IL-6), IL-8, fattore di necrosi tumorale α (TNF-α), ligando che induce apoptosi legata al TNF, IL-10, proteina indotta dall’interferone-γ-10 e proteina C-reattiva. Hanno inserito le strisce nel loro dispositivo e, in un piccolo studio osservazionale, le hanno testate su sei persone sane e cinque persone con influenza. Due delle persone malate hanno mostrato elevati livelli di citochine, e in tutti i partecipanti, citochine nel sudore passivo correlate con i livelli delle stesse proteine nel siero.

Il SWEATSENSER Dx era abbastanza sensibile da misurare le citochine nei pazienti che assumono farmaci antinfiammatori, che espellano citochine nell’intervallo di concentrazione a basso picogramma per millilitro. Il dispositivo ha monitorato i livelli di citochina per un massimo di 168 ore prima che la striscia del sensore fosse sostituita.

EnLiSense, in collaborazione con i ricercatori, sta ora pianificando studi clinici del sensore di citochina nelle persone con infezioni respiratorie. “L’accesso ai pazienti Covid-19 è stata una sfida perché gli operatori sanitari sono sopraffatti e non hanno il tempo di testare i dispositivi investigativi“, afferma Prasad. “Ma continueremo a testarlo per tutte le infezioni respiratorie perché il trigger della malattia in sé non ha importanza – è quello che sta succedendo con le citochine che siamo interessati a monitorare.”