Il team iGEM dell’Università di Rochester ha lavorato a un test di endometriosi non invasivo. L’endometriosi è una malattia cronica dolorosa che attualmente può essere diagnosticata solo attraverso la chirurgia laparoscopica. Il test potrebbe consentire una diagnosi precoce per milioni di donne con la condizione., (Getty Images photo) Il nuovo test dell’endometriosi, sviluppato dagli studenti universitari dell’Università di Rochester in scienze biologiche, eliminerebbe la necessità di un intervento chirurgico per la diagnosi di endometriosi.
Endometriosi fatti
Il progetto iGEM dell’Università di Rochester cerca di affrontare un problema pressante che circonda l’endometriosi: è stato storicamente molto difficile da diagnosticare, soprattutto a causa di una mancanza di conoscenza della malattia stessa.,
” I medici ricevono molto poco, se del caso, formazione nella scuola di medicina e residenze su questa condizione, quindi i sintomi e le lamentele spesso non vengono riconosciuti o respinti”, dice Ashley Gubbels, un chirurgo ginecologico minimamente invasivo e assistente professore di ostetricia e ginecologia presso il Centro medico di Rochester.
Che cos’è l’endometriosi?
Il tessuto che riveste l’utero è chiamato endometrio. Normalmente, se una donna non rimane incinta, questo tessuto viene versato ogni mese durante il suo periodo., Nell’endometriosi, il tessuto che guarda e agisce come impianti di tessuto endometriale al di fuori dell’utero. Questo tessuto fuori luogo risponde ai cambiamenti ormonali del ciclo mestruale. Si accumula, si rompe e sanguina, causando l’infiammazione o il gonfiore del tessuto circostante.
Che cosa causa l’endometriosi?
Le cause dell’endometriosi sono sconosciute. Alcuni ricercatori ritengono che possa essere genetico, mentre altre ricerche stanno esaminando il ruolo che il sistema immunitario può svolgere.
Quali sono i sintomi dell’endometriosi?,
” Il più grande equivoco tra i pazienti e medici allo stesso modo sono che i periodi dovrebbero essere doloroso seguito dalla convinzione che l’endometriosi provoca solo periodi dolorosi, ” Gubbels dice. “L’endometriosi causa sintomi in più sistemi.”Sebbene i sintomi di ogni donna possano essere diversi, alcuni dei sintomi più comuni dell’endometriosi sono dolore e crampi nella pancia o nella parte bassa della schiena, flusso mestruale pesante, affaticamento, infertilità, minzione dolorosa e/o movimenti intestinali durante i periodi e nausea.
Come viene diagnosticata l’endometriosi?,
La chirurgia laparoscopica è attualmente l’unico test di endometriosi per ottenere una diagnosi di endometriosi. Un tubo sottile con una lente e una luce all’estremità viene inserito in un’incisione nella parete addominale del paziente, consentendo al chirurgo di vedere nell’area pelvica. ” La diagnosi definitiva dell’endometriosi richiede l’istologia da biopsie laparoscopiche, una procedura invasiva”, afferma Gubbels. “Il progetto iGEM dell’Università di Rochester cerca di fornire un test diagnostico non invasivo. Ciò potrebbe consentire una diagnosi precoce per milioni di donne.”
Come viene trattata l’endometriosi?,
Le scelte di trattamento includono medicina, chirurgia o entrambi. Se i sintomi sono lievi, il paziente potrebbe aver bisogno solo di antidolorifici. In altri casi, i farmaci a base di ormoni, come le pillole anticoncezionali, possono essere in grado di rallentare l’endometriosi. Tuttavia, Gubbels dice, ” c’è un equivoco che il controllo delle nascite tratta la malattia. Il controllo delle nascite aiuta solo a gestire i sintomi e sfortunatamente non esiste una cura.”La chirurgia laparoscopica può essere un’opzione per rimuovere la crescita anormale dei tessuti.,
Fonte: University of Rochester Medical Center Health Encyclopedia
Quando Meghan Martin ’21, una biochimica e American Sign Language double major, era al secondo anno al liceo, ha iniziato a sperimentare intenso, dolore cronico. Un corridore avido e giocatore di calcio, è stata paralizzata da crampi, nausea, e spasmi alla schiena che ha lasciato il suo in grado di partecipare agli sport che amava.
“Sono sempre stato molto attivo, ma andavo a fare pratica, e poi tornavo a casa e dovevo sdraiarmi perché la mia schiena sarebbe stata spasming così male”, dice Martin., “Iniziavo a vomitare perché ero così nauseato e in così tanto dolore.”
Inizialmente quando ha cercato aiuto, il suo medico le ha detto che era solo crampi mestruali e che avrebbe dovuto prendere l’aspirina e riposare ulteriormente. Sua madre, però, sentiva che c’era qualcosa di più in corso. Dopo alcune ricerche online, ha scoperto che sua figlia presentava sintomi caratteristici dell’endometriosi, una malattia cronica in cui il tessuto simile al tessuto che normalmente riveste l’interno dell’utero cresce al di fuori della cavità uterina.,
L’unico modo per sapere con certezza se Martin avesse il disturbo, tuttavia, era per lei sottoporsi a un intervento chirurgico.
“Quando ho sentito che dovevo farmi operare per capirlo, ero tipo” No, non voglio farlo”, dice Martin. “Ho avuto un intervento chirurgico prima per altre cose, ma era il mio ultimo anno di scuola superiore a quel punto. Stavo pensando, ‘ Questo suona ridicolo, non ho mai nemmeno sentito parlare di endometriosi.,'”
Oggi, circa 1 donna su 10 in tutto il mondo è affetta da endometriosi durante i loro anni riproduttivi, tuttavia la chirurgia laparoscopica invasiva è l’unica tecnica attuale utilizzata per diagnosticare—e quindi trattare—la malattia. A causa della mancanza di consapevolezza della condizione e della ricerca sul campo, molte donne possono sperimentare un ritardo nella diagnosi fino a 11 anni dall’inizio dei sintomi. Ciò può significare diversi anni di dolore pelvico, crampi gravi e possibile infertilità mentre il tessuto simile all’endometrio cresce al di fuori dell’utero.,
la risoluzione di problemi con la biologia sintetica per creare un’endometriosi test
Nello Gu ’21 opere in collapsable UV sterilizzatore design, parte del progetto di sviluppo di un esame non invasivo, poco costoso test per diagnosticare l’endometriosi (Università di Rochester foto / Meghan Martin)
Immettere la University of Rochester International genetically Engineered Machine (iGEM) del team.,
All’inizio del 2020, Rochester ha lanciato una classe composta da 12 studenti per competere in una competizione mondiale di biologia sintetica con l’obiettivo di risolvere un problema del mondo reale utilizzando idee biologiche innovative. (Biologia sintetica comporta la creazione di nuove parti biologiche o sistemi utilizzando materiali già presenti in natura.) Durante il concorso iGEM-quest’anno tenutosi dal 14 al 21 novembre – i laureandi presentano ad una giuria i progetti da loro ideati e realizzati.,
Martin è stato membro del team IGEM di Rochester e, sulla base della sua esperienza, ha suggerito al gruppo di affrontare come progetto il difficile problema della diagnosi dell’endometriosi.
” Ho pensato all’endometriosi perché era un grosso problema per me, e sapevo che era un’area che non aveva molte ricerche significative, ma che aveva bisogno di ricerche significative”, dice.
Il team iGEM di Rochester è consigliato da Anne S. Meyer, professore associato di biologia, che ha lavorato come consulente per i team iGEM all’Università di Delft nei Paesi Bassi, dove ha insegnato prima di venire a Rochester., Sotto la sua direzione, i team iGEM dell’Università di Delft hanno ricevuto molti premi importanti, tra cui il gran premio al concorso iGEM nel 2015.
“iGEM è così unica come esperienza di ricerca per gli studenti universitari, dal momento che gli studenti escogitano un progetto a loro scelta”, afferma Meyer. “I progetti iGEM durano solo nove mesi, il che è un tempo molto breve per fare brainstorming, pianificare ed eseguire un nuovo progetto scientifico.,”
COVID-19 presenta una sfida unica
Dopo aver deciso che l’endometriosi sarebbe stata l’oggetto del loro progetto, il team di Rochester iGEM ha trascorso i mesi successivi a sviluppare un nuovo test di endometriosi per diagnosticare la malattia.
Quando COVID-19 ha colpito all’inizio dell’anno, il team è stato accolto con ulteriori sfide in quanto sono stati costretti a condurre la maggior parte delle loro ricerche online e tenere riunioni tramite Zoom. Inoltre, non avevano accesso ai laboratori per testare i loro progetti.,
“Una delle altre sfide che abbiamo affrontato era che avremmo dovuto avere di persona wet lab tutta l’estate per sviluppare e ottimizzare il nostro design, ma non siamo entrati nel wet lab fino all’autunno”, afferma Martin. ”Abbiamo fatto tutti i nostri test iniziali, ma non abbiamo avuto la possibilità di mettere insieme tutto questo test ”
Anche se la pandemia ha cambiato molti dei piani di test, il gruppo ha sviluppato protocolli scritti dettagliati per l’esecuzione di esperimenti e la risoluzione dei problemi che potrebbero sorgere.,
Un nuovo test di endometriosi
Il dispositivo sviluppato dal team di Rochester iGEM si basa sul rilevamento di sei biomarcatori nel liquido mestruale che sono indicativi di endometriosi.
Il team ha creato un nuovo tipo di coppetta mestruale per raccogliere campioni di liquido mestruale da pazienti con endometriosi e un test di flusso laterale—simile a un test di gravidanza—che cambia colore in base alla presenza o all’assenza dei sei biomarcatori nel campione mestruale. Ciò ha comportato l’utilizzo di un ceppo di batteri Escherichia coli (E. coli) per produrre gli anticorpi necessari per rilevare ciascun biomarcatore.,
“La parte di biologia sintetica è arrivata quando abbiamo creato questo sistema di anticorpi plug-and-play”, afferma Martin. “Hai bisogno di due anticorpi per rilevare ogni biomarcatore, e questo sarebbe normalmente la parte più costosa del test. Invece, abbiamo usato i batteri per produrre anticorpi in modo economico.”
Il team ha anche sviluppato una stazione di imaging per determinare la quantità effettiva di biomarcatori in un campione utilizzando solo una fotocamera del telefono cellulare.,
I membri del team Rochester iGEM si preparano per la loro presentazione finale come parte del concorso internazionale di macchine geneticamente modificate. Da sinistra: Emily Schiller ’21, Nello Gu’ 21, Emily Laskey ‘ 21, Zivile Vebraite ’22, e Gabe Isaacson ’21. Non nella foto: Ethan Chen ’21, Linh Hoang’ 22, Isabel Lopez-Molini ’22, Meghan Martin ’21, Helen Shammas ’22, Heather Shi ’22, e James Tang ’21. (University of Rochester photo / Meghan Martin)
Il gruppo prevede medici che forniscono ai pazienti la coppetta mestruale., Il paziente avrebbe preso la coppa a casa e raccogliere un campione mestruale durante il suo prossimo periodo. Il paziente avrebbe poi portare il campione di nuovo al medico, e il medico avrebbe eseguito il test dell’endometriosi.
Questo test di endometriosi poco costoso e non invasivo potrebbe potenzialmente integrare o addirittura sostituire la chirurgia come diagnostica, rendendolo più accessibile alle donne di tutto il mondo.
Il team di Rochester ha inoltre sviluppato strumenti di educazione all’endometriosi per i medici e il pubblico in generale per aumentare la consapevolezza della malattia e incoraggiare ulteriori ricerche., Uno di questi strumenti è un modello predittivo con 42 variabili che può essere utilizzato per condurre un’autovalutazione prima di consultare un medico o come strumento clinico per integrare un test fisico. I materiali didattici del team, che hanno tradotto in molte lingue diverse, sono tutti disponibili in un formato ad accesso aperto.,
” Abbiamo appreso che molti pazienti con endometriosi non erano a conoscenza della loro malattia fino a anni dopo perché non solo i pazienti non hanno consapevolezza, ma anche i medici non sono stati istruiti sulla malattia”, dice Heather Shi ’22, una microbiologia e salute, comportamento e società maggiore, che è un membro del team IGEM di Rochester.
Il lavoro del team è documentato e disponibile sulla loro pagina Wiki, un formato che permette ai futuri studenti o sviluppatori di prendere il design e costruire sulle idee.
Un’esperienza ‘davvero gratificante’
Oggi la salute di Martin è molto migliorata., Dopo aver subito un intervento chirurgico laparoscopico durante il suo ultimo anno di liceo, il suo mal di schiena e crampi intensi è andato via solo due settimane dopo l’intervento chirurgico. Ma lei si considera una delle fortunate.
“Entrando, ho pensato che fosse un intervento chirurgico non necessario”, dice. “Non pensavo di avere l’endometriosi e avrei dovuto passare settimane a riprendermi dall’intervento senza motivo. Nel mio caso, ho avuto la fortuna di avere i risultati e in realtà ottenere il tessuto endometriosi rimosso.”
Spera che il progetto IGEM di Rochester possa alla fine aiutare ad alleviare alcuni di questo stress per gli altri.,
“La cosa più gratificante per me di questo progetto è diffondere la consapevolezza sulla malattia”, dice Martin. “Di solito quando mi avvicino per la prima volta alle persone sull’endometriosi, le persone non lo sanno. Il fatto che riesco a lavorare su una malattia che mi ha colpito personalmente, ed essere ancora in grado di fare passi avanti nella ricerca e conoscere la malattia ed educare gli altri è stato davvero gratificante.,”
il 2020 iGEM concorrenza aggiornamento
(per gentile Concessione dell’Università di Rochester iGEM team)
Aggiornato 23 novembre 2020: Con la conclusione del concorso di quest’anno, Rochester iGEM team è stato ampiamente riconosciuto per i loro risultati con una medaglia d’oro e numerosi riconoscimenti. Un totale di 248 squadre hanno partecipato al jamboree di quest’anno. Tra le 42 squadre del Nord America, la squadra di Rochester ha ottenuto il maggior numero di premi e nomination in totale con cinque nomination e due premi.,
I risultati del team includono:
- Inclusivity Award
- Miglior progetto universitario diagnostico
- Miglior Software Candidato
- Best Integrated Human Practices Candidato
- Best Education Candidato
Visualizza i risultati completi online.
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