Ogni tumore ha un indirizzo molecolare unico, tipo un codice postale biologico che lo distingue da tessuti sani e da altri tipi di cancro. Il problema è che fino a oggi nessuno aveva una mappa completa di questi indirizzi. Nessuno sapeva dove cercare con precisione nel corpo umano. I biomarcatori naturali (DNA, proteine) sono troppo pochi, difficili da trovare, e spesso danno falsi allarmi perché prodotti anche dall’attività cellulare normale. Adesso però un team del Georgia Institute of Technology ha costruito la prima versione di un vero e proprio atlante dei tumori, catalogando l’attività enzimatica specifica di 14 diversi tipi di cancro. Con questa mappa, sensori bioingegnerizzati possono circolare nel corpo, riconoscere il codice del tumore e rilasciare marcatori sintetici rilevabili con test standard. Un solo esame per rilevare cancro al seno, polmoni, prostata e altri undici tipi.
Il progetto che mappa ogni cancro
Quando il Georgia Tech ha ricevuto un contratto da 49,5 milioni di dollari dall’Advanced Research Projects Agency for Health (ARPA-H), l’obiettivo era chiaro ma rischioso: costruire un atlante dei tumori capace di guidare test multi-cancro prima che i tumori diventino visibili alle scansioni tradizionali. Come riporta il comunicato ufficiale, non erano soldi garantiti. Il team guidato dal bioingegnere Gabe Kwong doveva dimostrare che l’idea funzionava, altrimenti il finanziamento si interrompeva.
Due anni dopo, hanno superato la soglia critica. Il team ha costruito il primo strumento in grado di misurare l’attività enzimatica attorno a tumori e cellule sane, poi lo ha utilizzato per mappare le firme molecolari uniche di 14 diversi tipi di cancro. Questo atlante dei tumori è la base per progettare sensori che circolano nel corpo, riconoscono il “codice a barre” specifico di un tumore e rilasciano marcatori facilmente rilevabili nel sangue.
Come spiega Kwong:
“Se voglio inviare un sensore in una regione particolare del corpo, oggi non c’è modo di indirizzarlo. Lo somministriamo sistemicamente e si diffonde in tutti i tessuti. La cosa potente è che ora stiamo definendo i siti tissutali con un codice a barre molecolare specifico. Quando un sensore viene dato sistemicamente, dovrebbe attivarsi solo quando il codice corrisponde al tessuto locale”.
Perché serviva un atlante dei tumori
Circa il 20% delle persone nel mondo svilupperà un cancro nel corso della vita (in America il 40%, secondo l’American Cancer Society). La maggior parte lo scopre in fase avanzata, quando il trattamento è più difficile, costoso e meno efficace. Gli screening attuali (colonscopia, mammografia, test PSA) funzionano, ma ciascuno rileva un solo tipo di cancro alla volta. E spesso lo fa solo quando il tumore è già grande abbastanza da essere visibile.
La caccia ai biomarcatori naturali (DNA tumorale circolante, proteine specifiche) si è scontrata con un problema: queste sostanze sono presenti in quantità minuscole e vengono prodotte anche dall’attività cellulare normale, generando falsi positivi. I sensori tradizionali non sanno dove guardare. Si attivano ovunque, creando rumore di fondo invece di segnali chiari.
Il progetto CODA (Cancer and Organ Degradome Atlas) ha cambiato approccio. Invece di cercare molecole rare nel sangue, il team ha mappato l’attività enzimatica intorno ai tumori. Ogni tipo di cancro ha un profilo enzimatico unico, tipo un’impronta digitale molecolare. È come avere un indirizzo preciso invece di vagare sperando di incrociare qualcuno per caso.

Come funzionano i sensori intelligenti
Nella seconda fase del progetto, il team sta finalizzando l’atlante dei tumori e testando tre diversi tipi di sensori. Tutti usano “logica molecolare” per riconoscere e rispondere alle cellule tumorali. Tipo un sistema di autenticazione a più fattori: non basta un solo enzima, servono più segnali enzimatici nello stesso punto per attivare il sensore.
Quando il sensore riconosce il codice completo (la combinazione di enzimi specifica di quel tumore), rilascia un marcatore sintetico nel sangue. Questo marcatore è progettato per essere facilmente rilevabile con test di laboratorio standard, senza il rumore di fondo dei biomarcatori naturali.
Ross Uhrich, program manager di ARPA-H che supervisiona il progetto CODA, sottolinea che “gli studi preliminari in modelli preclinici sono molto promettenti. I prototipi di sensori del team già superano i biomarcatori comparabili sul mercato nel rilevare tumori piccoli”.
Come già successo per altre tecnologie diagnostiche innovative, l’obiettivo è arrivare a test affidabili, economici e accessibili su larga scala.
Un atlante dei tumori in continua evoluzione
Kwong collabora con John Blazeck della School of Chemical and Biomolecular Engineering e Peng Qiu del Coulter Department of Biomedical Engineering al Georgia Tech. I partner chiave includono il bioingegnere Tal Danino della Columbia University e Min Xue del Mount Sinai Health System.
La prima versione dell’atlante dei tumori include diversi modelli per ogni tipo di cancro, dimostrando che l’approccio funziona. Ma l’atlante è progettato come documento vivo: man mano che arrivano nuovi dati, la mappa si espande e si affina. In futuro sarà disponibile anche ad altri ricercatori che vogliono sviluppare nuovi strumenti di screening oncologico.
“La premessa fondamentale è che l’indirizzo per il cancro al seno è diverso dall’indirizzo per il cancro ai polmoni, che è diverso dall’indirizzo per il tessuto polmonare sano”, spiega Kwong.
Ogni tessuto ha la sua firma, tipo un quartiere con caratteristiche architettoniche uniche.

Dalla fantascienza alla clinica
Tutto questo vi sembra incredibile? Lo è. Il modello ARPA-H è progettato per accelerare idee sanitarie ad alto rischio che richiedono investimenti massicci. Kwong stima che con l’approccio di ricerca tradizionale, raggiungere questo risultato avrebbe richiesto 20-30 anni. Il progetto CODA punta a farlo in 3-5 anni da adesso: 2028-2030.
“È una questione di scala e portata”, dice Kwong. “Con un approccio di ricerca tipico, non sono sicuro che ci arriverei mai. Questo comprime tutto e fa il lavoro in tre-cinque anni”.
Quando l’atlante dei tumori sarà completo e i sensori validati, l’obiettivo è commercializzare test multi-cancro che possano essere implementati su larga scala. Test che sostituiscano mammografie, colonscopie e PSA con un unico esame del sangue capace di rilevare 14 tipi diversi di cancro quando sono ancora piccoli e curabili.
La prossima volta che un sensore circola nel corpo e riconosce il codice molecolare di un tumore invisibile, non sarà fortuna. Sarà perché aveva una mappa.
E sapeva esattamente dove guardare.