Dall’invecchiamento ai vaccini, un cerotto indolore monitora il sistema immunitario

Un cerotto grande pochi centimetri, applicato sulla pelle come un normale patch, potrebbe cambiare il modo in cui monitoriamo il sistema immunitario. Non più soltanto esami del sangue o biopsie invasive, ma un dispositivo dotato di centinaia di microaghi in grado di intercettare cellule immunitarie e segnali infiammatori direttamente nel tessuto cutaneo, in modo indolore e con un’irritazione minima. Il sistema è stato sviluppato da un team di ricercatori del Jackson Laboratory (Jax) in collaborazione con il Massachusetts Institute of Technology (Mit) e testato anche con la University of Massachusetts Chan Medical School. I risultati sono stati pubblicati su Nature Biomedical Engineering.

Come funziona il sistema di “allarme” naturale

Alla base della tecnologia c’è un’intuizione immunologica: sfruttare le cellule T della memoria residenti nei tessuti, le cosiddette TRM (tissue-resident memory T cells). Queste cellule vivono stabilmente in siti barriera come la pelle, i polmoni e l’intestino e rappresentano una prima linea di difesa contro agenti patogeni già incontrati. Quando riconoscono un antigene familiare – per esempio un frammento virale o un allergene – le TRM “suonano l’allarme”: rilasciano rapidamente chemochine e citochine che richiamano dal sangue altre cellule immunitarie altamente specializzate. I ricercatori hanno deciso di sfruttare proprio questa funzione di allarme per concentrare localmente cellule immunitarie rare, spesso difficili da individuare nel sangue periferico. Tradizionalmente, infatti, il monitoraggio immunitario si basa sull’analisi del sangue. Ma molte cellule T specifiche per un antigene – cruciali in infezioni, vaccinazioni, cancro e autoimmunità – circolano a frequenze estremamente basse, talvolta intorno allo 0,05% del totale. Questo significa che risposte biologicamente rilevanti possono sfuggire anche a test sensibili, come l’IFN? ELISPOT (Enzyme-Linked ImmunoSpot per l’interferone gamma), e diventare rilevabili solo dopo espansione ex vivo.

Microaghi e idrogel: il campionamento non invasivo

Il cerotto è costituito da una matrice di microaghi lunghi circa 550 micrometri, realizzati in polilattide biodegradabile, un polimero simile a quello impiegato nelle suture riassorbibili. Gli aghi penetrano gli strati più superficiali della pelle, raggiungendo il derma superiore senza danneggiare nervi o vasi sanguigni. Il rivestimento è composto da saccarosio e alginato reticolato, un polisaccaride biocompatibile derivato dalle alghe e considerato sicuro dalla Food and Drug Administration (Fda). Una volta applicato con lieve pressione, il saccarosio si dissolve rapidamente, l’alginato si rigonfia assorbendo fluido interstiziale e permette la migrazione delle cellule immunitarie nel gel. Successivamente il rivestimento viene dissolto per recuperare cellule e proteine di segnalazione. I ricercator i hanno ottimizzato la composizione dell’idrogel per massimizzare la migrazione cellulare e il recupero di cellule vive.

I primi test sull’uomo

In uno studio pilota su un partecipante con dermatite allergica da contatto, la riattivazione delle TRM con l’allergene seguita dall’applicazione del cerotto ha permesso di recuperare un mix ricco e diversificato di cellule immunitarie – cellule T CD4+ e CD8+, macrofagi, cellule natural killer, cellule B e monociti – in quantità superiori rispetto alla tecnica della bolla da suzione, senza irritazioni significative. “Tradizionalmente lo studio di alcune delle cellule immunitarie più importanti richiede biopsie cutanee o prelievi di sangue. Noi abbiamo dimostrato di poterle catturare in modo indolore e non invasivo”, spiega Sasan Jalili, ingegnere biomedico e immunologo del Jax. Un aspetto particolarmente rilevante per aree sensibili come viso e collo, ma anche per anziani, pazienti fragili e bambini molto piccoli. Secondo Darrell Irvine, immunologo e bioingegnere dello Scripps Research e coautore dello studio, il passaggio rapido dai modelli preclinici alla sperimentazione iniziale sull’uomo rappresenta un risultato non scontato per una tecnologia completamente nuova.

Dalle malattie autoimmuni ai vaccini

Il dispositivo potrebbe avere applicazioni in diversi ambiti: monitoraggio delle risposte ai vaccini, alle infezioni, alle immunoterapie oncologiche, ma anche studio dell’infiammazione cronica legata all’invecchiamento. È già in corso l’utilizzo del cerotto per comprendere come i cambiamenti cutanei associati all’età contribuiscano alla fragilità negli anziani. Particolarmente promettente l’impiego nelle patologie cutanee, come dermatite allergica, psoriasi e vitiligine, in cui le cellule immunitarie responsabili della malattia sono già presenti nel tessuto. In prospettiva, il sistema potrebbe essere adattato anche alle mucose orali o nasali e persino al monitoraggio domiciliare, consentendo di intercettare precocemente eventuali riacutizzazioni. “Non servirebbero ore di campionamento: anche 15-30 minuti possono essere sufficienti per rilevare segnali infiammatori e capire cosa sta accadendo nel tessuto”, conclude Jalili. Esami del sangue e biopsie resteranno strumenti essenziali, ma questo cerotto intelligente potrebbe affiancarli, offrendo una finestra più dinamica e meno invasiva sullo stato del sistema immunitario.

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