Paura della colonscopia? Micro-robot intelligenti contro il cancro al colon-retto
Se ti è capitato di sottoporti a una colonscopia, probabilmente non te la ricorderai come un'esperienza piacevole. Si tratta infatti di un esame invasivo, a cui la maggioranza delle persone evita di sottoporsi. Per questo, in molti casi, la diagnosi di cancro al colon-retto arriva in fasi avanzate della malattia. Con il progetto ERC Synergy “ENDOTHERANOSTICS” vogliamo ridisegnare lo strumento con cui viene effettuata la colonscopia in modo che sia meno invasivo e in grado di offrire al tempo stesso diagnosi e terapia locale.
Ho dedicato tutta la mia vita scientifica e clinica alla lotta contro il cancro del colon-retto. Con circa 2 milioni di nuovi casi diagnosticati ogni anno nel mondo, il cancro del colon-retto è uno dei tre grandi killer ma, a differenza dei tumori del polmone e della mammella, ha aumentato la sua incidenza del 35% solo negli ultimi sei anni e con una mortalità correlata ancora di circa il 50%.
La maggior parte dei tumori del colon-retto deriva dalla trasformazione in senso maligno di polipi, ovvero di piccole escrescenze dovute al proliferare delle cellule della mucosa intestinale. Per ridurre la mortalità, è necessario uno screening di massa mediante colonscopia, al fine di individuare il tessuto canceroso prima che si diffonda ad altri organi.
In questa fase una semplice polipectomia - cioè l’asportazione dei polipi durante la colonscopia - è curativa, evitando la necessità di interventi chirurgici importanti o radioterapie e chemioterapie. Per far sì che questo tipo di cancro possa essere trattato tramite asportazione diretta, sfruttando la cavità del tubo digerente, dobbiamo affrontare due problematiche.
Il primo problema clinico è dato dal fatto che la colonscopia è un esame diagnostico fastidioso, se non doloroso. Il colonscopio è una sonda relativamente rigida introdotta attraverso l'ano per ispezionare il colon. Il problema principale è che questo strumento stira il colon quando viene spinto dalla base, generando dolore. È chiaro che abbiamo bisogno di nuove soluzioni per superare i problemi dell’attuale pratica clinica.
Il secondo problema clinico è che gli strumenti che abbiamo a disposizione ci permettono un trattamento limitato del tessuto tumorale. Durante la colonscopia solo i polipi piccoli possono essere rimossi con una piccola ansa introdotta attraverso la sonda stessa. Ma in caso di lesioni di grandi dimensioni, i cosiddetti “polipi avanzati”, corriamo il rischio di lasciare o diffondere cellule tumorali.
Per i “polipi avanzati” si usa la microchirurgia endoscopica transanale (TEM), che si è rivelata efficace nel trattamento precoce del cancro del retto. Ma lo strumento è un tubo rigido di 40 mm di diametro, che arriva solo fino a 15 cm dall'ano. È chiaro che abbiamo bisogno di nuove soluzioni per superare i problemi dell’attuale pratica clinica.
Di quali caratteristiche avrebbe bisogno uno strumento per consentirgli di esplorare una struttura tubolare, dinamica e flessibile come il colon? In primo luogo, per garantire fluidità alla navigazione, lo strumento dovrebbe essere piccolo, flessibile, morbido e guidato. Lo strumento dovrebbe poi essere in grado di studiare a livello microscopico le pareti interne dell’intestino per identificare e caratterizzare qualsiasi eventuale anomalia. Ma non è tutto, questo nuovo strumento dovrebbe anche essere capace, infine, di rimuovere “chirurgicamente” il tessuto tumorale. Abbiamo parlato di una possibile futura alternativa alla colonscopia anche in questo racconto di ricerca (n.d.r.).
E come immaginare di fare tutto questo se non affidandosi ad un controllo intelligente con autonomia supervisionata, finora mai raggiunto nella robotica medica? Lo sviluppo e l’integrazione di queste tecnologie in modo sinergico consentirà al medico di eseguire una diagnosi efficace e una chirurgia microrobotica delle lesioni precancerose del colon.
Questo è il progetto "ENDOTHERANOSTICS" ERC Synergy 2023, in cui avrò il privilegio di lavorare con Kaspar Althoefer (Queen Mary University Londra UK), Sébastien Ourselin (King's College Londra, UK) e Bruno Siciliano (Università Federico II, Napoli, Italia). Attraverso l’implementazione nella pratica clinica e con l’aiuto delle parti interessate, miriamo a ottenere un cambiamento comportamentale nella popolazione per avere un impatto nella lotta contro il cancro del colon-retto.
L’idea è di offrire un sistema che sostituisca l’attuale tecnologia per endoscopia flessibile, che è in realtà solo relativamente flessibile, con uno più tollerato perché costituito da materiali soffici, un cosiddetto soft-robot. Sostituiremo il colonscopio con una calza in plastica morbida, che si srotola all’interno dell’intestino mentre viene gonfiata a bassa pressione. Vogliamo che sia capace di muoversi senza attrito lungo le pareti intestinali e di adattarsi in tempo reale alla forma dell’ambiente circostante.
Dopo di che vogliamo che all’interno di questa “calza srotolata” lungo tutto il colon avanzi una capsula, che abbia incorporati un sistema di sensori per il rilevamento e l’analisi istologica dei polipi, con l'obiettivo di aumentare il tasso di rilevamento del tessuto tumorale. Vogliamo che questi sensori di nuova concezione siano capaci di studiare e caratterizzare ampie aree di tessuto in poco tempo e che possano utilizzare tecnologie di apprendimento automatico per migliorare la propria efficienza.
Non solo, vogliamo dotare la capsula di due braccia miniaturizzate per la microchirurgia ad alta precisione, che garantisca l’escissione di polipi in maniera sicura. Questo micro-robot operato dall’esterno consentirà, in una sorta di sala operatoria miniaturizzata, di asportare lesioni anche di ampie dimensioni in maniera appropriata.
Grazie a programmi di screening sempre più diffusi ci aspettiamo di diagnosticare sempre più spesso lesioni anche non di piccole dimensioni, ma suscettibili di escissione locale curativa, senza dover ricorrere alla resezione chirurgica di tratti di intestino.
