Passi avanti delle tecnologie multi-omiche con nuovo metodo di raccolta campioni

Le tecnologie multi-omiche consentono di analizzare simultaneamente un gran numero di molecole, come proteine, grassi, prodotti del metabolismo e marker infiammatori, separandoli gli uni dagli altri grazie alla spettrografia di massa.
Per farlo, però, richiedono campioni di sangue: questa è la ragione principale per cui non sono utilizzate nella pratica reale.
Immaginiamo, per esempio, di voler studiare come cambia la composizione di queste molecole nel tempo, per esempio nell’arco di una giornata: i soggetti studiati dovrebbero essere sottoposti a continui prelievi di sangue, andando quantomeno incontro a una carenza di ferro e globuli rossi.

Eppure, le tecnologie omiche consentono di ottenere molte più informazioni rispetto a una semplice analisi del sangue e potrebbero essere utili nella diagnosi precoce e anche nella gestione della salute del singolo soggetto.

Ecco perché uno studio condotta alla Stanford Medicine si rivela così importante: mostra che basta una sola goccia di sangue, prelevata con un dispositivo simile a quello per i diabete, per ottenere migliaia di informazioni su una persona.
Più in dettaglio, il dispositivo utilizzato nel lavoro si chiama Mitra e preleva 10 microliti di sangue, unendolo poi a una matrice gel. Il campione può quindi essere spedito in un laboratorio di analisi per essere studiato nel dettaglio.

Gli autori hanno valutato l’impatto di diverse temperature sulle molecole presenti nel campione, trovandole per la maggioranza molto stabili. Il sistema può quindi essere utilizzato nella realtà.
Quante molecole hanno individuato in un campione così piccolo? 128 proteine, 1.461 metaboliti e 776 lipidi, ognuna con la propria quantità. Felici del primo risultato, i ricercatori sono andati oltre, cercando di capire come utilizzare la nuova tecnologia. Il primo passo è stato confrontare gli effetti di uno stesso pasto sostitutivo sul sangue di 28 partecipanti nelle 4 ore successive l’assunzione, sottoponendoli a più prelievi con Mitra.

Il frullato conteneva una quantità ben nota di carboidrati, grassi, proteine e micronutrienti: nonostante ciò, si è visto che ogni soggetto ha reagito in modo diverso al pasto. Gli autori hanno potuto dividere i partecipanti in due gruppi: quelli a reazione rapida e quelli a reazione lenta.
Successive analisi hanno permesso di verificare che i primi sono più soggetti ad avere resistenza insulinica e uno stato infiammatorio di base rispetto agli altri.

Non soddisfatti, gli autori si sono spinti ancora un poco più in là, arruolando come soggetto il proprio autore senior, Michael Snyder, direttore del Center for Genomics and Personalized Medicine della Stanford Medicine: questi si è sottoposto a prelievo ogni due ore durante la veglia, per 7 giorni di fila, per un totale di 98 prelievi. Un esperimento che non si sarebbe potuto condurre con prelievi del sangue standard.

Le analisi dei campioni hanno rivelato che alcune delle informazioni presenti sui libri di studio sono del tutto imprecise. Prendiamo il cortisolo, che si pensa avere un picco mattutino che poi cala nell’arco della giornata. Ebbene, si è visto che non tutti i giorni si è comportato così. Ancora, le analisi dei campioni hanno rivelato attivazioni del sistema immunitario andate completamente sottotraccia nella quotidianità di Snyder e altro ancora.

Insomma, si potrebbe davvero capire come ogni singola persona reagisce al alcune abitudini/condizioni, così come ad alcuni cibi, arrivando a determinare piani terapeutici super personalizzati. Non solo. Il sistema permette di analizzare anche come un soggetto reagisce a un dato farmaco. Queste sono solo alcune idee: ora che c’è modo di effettuare il prelievo, si possono studiare possibilità.

(Lo studio: Shen, X., Kellogg, R., Panyard, D.J. et al. Multi-omics microsampling for the profiling of lifestyle-associated changes in health. Nat. Biomed. Eng (2023). https://doi.org/10.1038/s41551-022-00999-8)