JUNCTION mira a gettare le basi per un nuovo paradigma nel campo del cancro al seno, sviluppando una tecnica in grado di discriminare le lesioni maligne con un'alta probabilità di mostrare una risposta patologica dopo la chemioterapia neoadiuvante (NAC). Questo porterà all'adozione futura di un percorso di medicina personalizzata prima dell'intervento chirurgico. Il cancro al seno è ancora il più diagnosticato e rappresenta la principale causa di morte per cancro tra le donne, creando un bisogno urgente di nuovi strumenti che dimostrino potenzialità diagnostiche, prognostiche e di monitoraggio precoce.

Il nostro obiettivo è combinare i punti di forza di due tecniche biofotoniche ortogonali, ognuna delle quali si concentra su biomarcatori di rischio indipendenti, per rafforzare la previsione dell'esito della NAC. Questa indagine multimodale si baserà sulle tecniche di ottica diffusa nel dominio del tempo (TD-DO) e di Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS), rispettivamente sensibili alla composizione media dei tessuti (come collagene, emoglobina, acqua) e alla presenza anormale di biomolecole particolari (come il recettore del fattore di crescita epidermico 2, mucina 1, microRNA).

Verrà progettato una sonda congiunta, pensata per indagini minimamente invasive, che in futuro permetterà di avvicinarsi al tumore in vivo, senza dover praticare un foro, combinando le tecniche di TD-DO e SERS in un'unica sessione di esame. Tuttavia, questo ambizioso obiettivo dipende da ricerche preliminari e sviluppi in entrambe le tecniche.

La TD-DO viene tradizionalmente eseguita usando due fibre ottiche dedicate a pochi centimetri di distanza dalla pelle. Partendo dai risultati preliminari ottenuti in lavori pionieristici al PoliMi, JUNCTION svilupperà tecnologie, tecniche e metodi di analisi dei dati per biopsie ottiche interstiziali broadband, usando separazioni tra sorgente e rilevatore molto piccole o nulle, cercando di ridurre al minimo la dimensione della sonda condividendo le stesse fibre ottiche con il sistema SERS. La SERS, invece, richiede lo sviluppo di materiali e processi a basso costo che offrano stabilità ai substrati dove avviene il potenziamento del segnale Raman, oltre alla progettazione di biosensori funzionalizzati per recettori biologici specifici del cancro al seno. In questo campo, IFAC-CNR e LINKS hanno competenze eccezionali.

Dopo i primi sforzi verso questi obiettivi, la possibilità di combinare le due tecniche sarà testata su fantocci che imitano i tessuti in laboratorio, aprendo la strada a studi in vivo futuri con JUNCTION. Inoltre, entrambe le tecniche hanno già dimostrato un promettente potenziale diagnostico nel distinguere tra lesioni maligne e benigne e nel prevedere precocemente l'insorgenza del cancro. Infine, l'adozione futura di fibre ottiche bioresorbibili potrebbe portare a nuovi paradigmi di monitoraggio, fornendo informazioni in tempo reale durante la chemioterapia o dopo l'intervento, o anche nel monitoraggio di lesioni inoperabili. JUNCTION potrebbe quindi avere un impatto molto più ampio nel lungo termine, ben oltre la semplice previsione dell'esito della NAC.