Hjemmemelanomtest: Mikronåleplaster til erstatning af biopsi

Ifølge forskere ved University of Michigan kunne melanomtestning en dag udføres derhjemme ved hjælp af et hudplaster og en teststrimmel med to linjer – svarende til COVID-19-tests, der udføres derhjemme.

Et nyt silikoneplaster med mikroskopiske stjerneformede nåle, kaldet ExoPatch, har været i stand til at skelne melanom fra sund hud hos mus.

Plasteret og testen repræsenterer et skridt i retning af hurtig testning for melanom i hjemmet, der hjælper patienter med at opdage den mest aggressive form for hudkræft tidligt - uden biopsi eller blodprøve.

"Stjerneformede nåle gør punkteringen lettere og mindre smertefuld, men de er så små, at de kun trænger ind i det øverste hudlag - epidermis - og ikke punkterer blodkar,"
sagde Sunita Nagrath, professor i kemiteknik ved University of Michigan og medforfatter til undersøgelsen, der er offentliggjort i tidsskriftet Biosensors and Bioelectronics.

ExoPatch-mikronåle, der kun er 0,6 mm lange og har en spidsbredde på mindre end 100 nanometer (0,0001 mm), er belagt med en gel, der indfanger exosomer – små bobler udskilt af celler – fra den interstitielle væske, der fylder mellemrummene mellem cellerne i epidermis.

Tidligere troede man, at exosomer blot var "affald", som celler smider ud med henblik på bortskaffelse. Faktisk indeholder de fragmenter af DNA og RNA, som celler bruger til at udveksle signaler. Kræftcelle-exosomer kan hjælpe tumorer med at sprede sig ved at forberede væv til at acceptere tumorceller, før de ankommer. Detektering af disse exosomer kan gøre det muligt at opdage kræft tidligere end eksisterende metoder.

Gelen, der dækker ExoPatch, indeholder et protein kaldet annexin V, som tiltrækker exosomer og fastgør dem til overfladen af mikronålene. Efter at plasteret er fjernet fra huden, placeres det i syre, som opløser gelen og frigiver exosomerne i opløsningen. En teststrimmel dyppes derefter i opløsningen:

• Hvis prøven indeholder melanom-exosomer, vil der fremkomme to bånd,

• Hvis ikke, er der én strimmel,
  ligesom det sker med COVID-19-tests.

"En person med lys hud og modermærker skal besøge en læge hver sjette måned for at få taget en biopsi for at se, om de er kræftfremkaldende eller ej.
Med denne test kan du gøre det derhjemme, få resultaterne med det samme, og hvis de er positive, kan du se en hudlæge,"
siger Nagrath.

Som et første skridt i at bevise konceptet testede forskerne ExoPatch på en prøve af grisevæv, som har en tykkelse og sammensætning svarende til menneskehud. Ved hjælp af et mikroskop fandt de, at mikronålene trængte omkring 350 til 600 nanometer ind i huden. Til sammenligning er epidermis på en menneskelig underarm omkring 18.300 nanometer tyk.

For at teste om ExoPatch kunne indfange melanom-exosomer fra huden, testede holdet musehudprøver: halvdelen fra raske dyr, halvdelen fra mus, der havde fået injiceret en del af en human melanomtumor. Efter 15 minutters påføring blev ExoPatch placeret under et kraftigt mikroskop.

"Da jeg så de mikroskopiske billeder, var jeg glad for at se, hvor godt exosomerne klæbede til mikronålene, og hvor store de var i størrelsesområdet 30-150 nanometer, som vi forventede,"
sagde Scott Smith, kandidatstuderende i kemiteknik ved University of Michigan og medforfatter til undersøgelsen.

Efter at have bekræftet, at exosomerne klæbede til ExoPatch, opløste forskerne gelen og kørte prøverne gennem teststrimlerne. Testen skelnede med succes melanomprøver fra sundt væv – intensiteten af den anden strimmel var 3,5 gange højere i melanomprøverne.

ExoPatch genvandt 11,5 gange flere exosomale proteiner fra melanomprøver sammenlignet med sundt væv, hvilket demonstrerer dets evne til selektivt at indfange kræft-exosomer.

Det næste skridt vil være et pilotstudie på mennesker, efterfulgt af kliniske forsøg for at anvende teknologien i praksis. Ud over melanom kan ExoPatch-gelbelægningen modificeres til at detektere exosomer, der udskilles af andre kræftformer forbundet med solide tumorer, såsom lunge-, bryst-, tyktarms-, prostata- og hjernekræft.

"Dette er det første plaster designet til at indfange sygdomsspecifikke exosomer fra væsken under huden.
Potentialet ved denne tilgang er enormt,"
sagde Nagrath.