Hemmamelanomtest: Mikronålsplåster för att ersätta biopsi

Melanomtestning skulle en dag kunna göras hemma med hjälp av en hudplåster och en testremsa med två rader – liknande COVID-19-tester man gör hemma, enligt forskare vid University of Michigan.

Ett nytt silikonplåster med mikroskopiska stjärnformade nålar, kallat ExoPatch, har kunnat skilja melanom från frisk hud hos möss.

Plåstret och testet representerar ett steg mot snabb melanomtestning i hemmet, vilket hjälper patienter att upptäcka den mest aggressiva formen av hudcancer tidigt – utan biopsi eller blodprov.

"Stjärnformade nålar gör punkteringen enklare och mindre smärtsam, men de är så små att de bara penetrerar det översta hudlagret – epidermis – och inte punkterar blodkärl",
säger Sunita Nagrath, professor i kemiteknik vid University of Michigan och medförfattare till studien som publicerades i tidskriften Biosensors and Bioelectronics.

ExoPatch-mikronålar, bara 0,6 mm långa och med en spetsbredd på mindre än 100 nanometer (0,0001 mm), är belagda med en gel som fångar upp exosomer – små bubblor som utsöndras av celler – från den interstitiella vätskan som fyller mellanrummen mellan cellerna i epidermis.

Tidigare trodde man att exosomer helt enkelt var "skräp" som cellerna kastade ut för att göra sig av med. Faktum är att de innehåller fragment av DNA och RNA som används av celler för att utbyta signaler. Cancercellsexosomer kan hjälpa tumörer att sprida sig genom att förbereda vävnader för att acceptera tumörceller innan de anländer. Att upptäcka dessa exosomer kan göra det möjligt att upptäcka cancer tidigare än med befintliga metoder.

Gelen som täcker ExoPatch innehåller ett protein som kallas annexin V, vilket attraherar exosomer och fäster dem på mikronålarnas yta. Efter att plåstret har tagits bort från huden placeras det i syra, vilket löser upp gelen och frigör exosomerna i lösningen. En testremsa doppas sedan i lösningen:

• Om provet innehåller melanomexosomer kommer två band att uppträda,

• Om inte, finns det en remsa,
  precis som det som händer med COVID-19-tester.

"En person med ljus hy och födelsemärken behöver besöka en läkare var sjätte månad för att få en biopsi gjord för att se om de är cancerösa eller inte.
Med det här testet kan du göra det hemma, få resultaten direkt, och om de är positiva kan du träffa en hudläkare",
säger Nagrath.

Som ett första steg i att bevisa konceptet testade forskarna ExoPatch på ett prov av grisvävnad, som har liknande tjocklek och sammansättning som mänsklig hud. Med hjälp av ett mikroskop fann de att mikronålarna penetrerade cirka 350 till 600 nanometer in i huden. Som jämförelse är epidermis på en mänsklig underarm cirka 18 300 nanometer tjock.

För att testa om ExoPatch kunde fånga melanom-exosomer från huden testade teamet hudprover från mussen: hälften från friska djur, hälften från möss som injicerats med en del av en mänsklig melanomtumör. Efter 15 minuters applicering placerades ExoPatch under ett högpresterande mikroskop.

"När jag såg de mikroskopiska bilderna blev jag glad över att se hur väl exosomerna fäste vid mikronålarna och att de låg i storleksintervallet 30–150 nanometer, som vi förväntade oss",
säger Scott Smith, kemiingenjörsstudent vid University of Michigan och medförfattare till studien.

Efter att ha bekräftat att exosomerna fastnade på ExoPatch, löste forskarna upp gelen och körde proverna genom testremsorna. Testet lyckades skilja melanomprover från frisk vävnad – intensiteten på den andra remsan var 3,5 gånger högre i melanomproverna.

ExoPatch återvann 11,5 gånger mer exosomala proteiner från melanomprover jämfört med frisk vävnad, vilket visar dess förmåga att selektivt fånga cancerexosomer.

Nästa steg blir en pilotstudie på människor, följt av kliniska prövningar för att omsätta tekniken i praktiken. Förutom melanom kan ExoPatch-gelbeläggningen modifieras för att detektera exosomer som utsöndras av andra cancerformer associerade med solida tumörer, såsom lung-, bröst-, tjocktarms-, prostata- och hjärncancer.

"Detta är den första plåstret som är utformat för att fånga sjukdomsspecifika exosomer från vätskan under huden.
Potentialen för denna metod är enorm",
sa Nagrath.