Elettra e l’idea che cambia la diagnosi del melanoma

C’è una domanda a cui i dermatologi vorrebbero poter rispondere in pochi secondi, senza bisturi e biopsia: questa macchia è pericolosa? Ogni anno il cancro della pelle causa oltre 36.000 morti nell’Ue e genera circa nove miliardi di euro tra costi sanitari e indiretti. Un progetto europeo appena partito prova a costruire lo strumento che potrebbe cambiare tutto. Si chiama Thz-Skin Pathfinder Open, è finanziato dalla Commissione Europea nell’ambito del programma Eic, dedicato alle idee più ambiziose e rischiose, e coinvolge un consorzio internazionale di partner accademici e industriali da Italia, Finlandia, Regno Unito, Lituania e Svizzera.

A tirare le fila è la University of Eastern Finland, dove il 12 febbraio si è tenuto il kick-off meeting ufficiale. Tra i partner chiave c’è Elettra Sincrotrone Trieste, con il gruppo guidato da Giuseppe Cautero. Alla base del progetto l’ipotesi che la pelle malata e quella sana si comportino in modo diverso di fronte alle onde elettromagnetiche nella regione spettrale del terahertz, radiazioni invisibili.

La differenza dipende dalla composizione chimica delle cellule, dal loro contenuto d’acqua, dalla struttura delle membrane e da altre proprietà biologiche. «Immagina di scoprire che le cellule malate emettono tantissimo nel “blu terahertz” e poco nel rosso, e viceversa le cellule sane», spiega Cautero. «A quel punto un sensore capace di misurare la radiazione emessa dalla pelle nei diversi “colori” diventa uno strumento diagnostico: basta passarlo sulla pelle per capire con che tipo di cellule si ha a che fare». Il primo obiettivo del progetto è mappare queste differenze, costruendo una libreria aperta di impronte spettrali tumorali su cui addestrare poi gli algoritmi di intelligenza artificiale.

La soluzione del gruppo di Elettra, messa a punto nel precedente progetto europeo Attract con altri partner, è una matrice di minuscoli risonatori micromeccanici, micro molle che costituiscono i pixel del sensore. Ognuno è progettato per assorbire una diversa porzione dello spettro terahertz: quando la radiazione arriva, le molle si scaldano e cambiano la loro frequenza di risonanza. Il risultato è quello che i fisici chiamano hyperspectral imaging: un’immagine che non mostra solo quanto è intensa la radiazione, ma di che “colore” terahertz è fatta.

Il ruolo di Elettra è centrale: il gruppo di Cautero porta in dote l’elettronica di controllo e acquisizione dei risonatori micromeccanici sviluppati in Attract, e in THz-Skin si occupa di progettare e costruire un nuovo setup di misura che raggiunga la sensibilità richiesta. I microbolometri meccanici, come vengono chiamati tecnicamente, reagiscono alla radiazione terahertz modificando la loro frequenza di oscillazione: il compito dell’elettronica è ascoltare in tempo reale questi cambiamenti infinitesimali e tradurli in informazione utile.

È qui che si incrociano le competenze del consorzio: fisici, ingegneri elettronici, medici e specialisti di intelligenza artificiale lavorano insieme perché nessuna delle componenti del progetto può funzionare senza le altre.

Il nemico principale per chi deve sviluppare l’elettronica di acquisizione ha un nome solo: il rumore di fondo, che rischia di soffocare i segnali debolissimi emessi dalle cellule. «È il grande nemico di tutti gli scienziati sperimentali», dice Cautero.

Minimizzarlo è il cuore del lavoro dei prossimi quattro anni, con l’obiettivo di arrivare a un prototipo funzionante in laboratorio, primo passo verso un dispositivo portatile che potrebbe rendere la diagnosi precoce del melanoma rapida, indolore e accessibile. Per Cautero e il suo gruppo, abituati a sviluppare strumentazione scientifica per la ricerca di base, c’è qualcosa di insolito nel progetto: la consapevolezza che il risultato, se arriverà, avrà ricadute dirette sulla vita delle persone. Non è una cosa che capita spesso a chi lavora sui rivelatori di particelle.