Domáci test na melanóm: Mikroihlová náplasť ako náhrada biopsie

Výskumníci z Michiganskej univerzity tvrdia, že testovanie melanómu by sa jedného dňa mohlo vykonávať doma pomocou kožnej náplasti a dvojčiarového testovacieho prúžku – podobne ako domáce testy na COVID-19.

Nová silikónová náplasť s mikroskopickými ihlami v tvare hviezdy s názvom ExoPatch dokázala rozlíšiť melanóm od zdravej kože u myší.

Náplasť a test predstavujú krok k rýchlemu testovaniu melanómu v domácich podmienkach, ktoré pomáhajú pacientom včas odhaliť najagresívnejšiu formu rakoviny kože – bez biopsie alebo odberu krvi.

„Ihly v tvare hviezdy uľahčujú a znižujú bolesť pri vpichu, ale sú také malé, že prenikajú iba do najvrchnejšej vrstvy kože – epidermy – a neprepichujú cievy,“
povedala Sunita Nagrathová, profesorka chemického inžinierstva na Michiganskej univerzite a spoluautorka štúdie publikovanej v časopise Biosensors and Bioelectronics.

Mikroihly ExoPatch, dlhé iba 0,6 mm a so šírkou hrotu menšou ako 100 nanometrov (0,0001 mm), sú potiahnuté gélom, ktorý zachytáva exozómy – drobné bublinky vylučované bunkami – z intersticiálnej tekutiny, ktorá vypĺňa priestory medzi bunkami v epiderme.

Predtým sa predpokladalo, že exozómy sú jednoducho „odpad“, ktorý bunky vyhadzujú na likvidáciu. V skutočnosti obsahujú fragmenty DNA a RNA, ktoré bunky používajú na výmenu signálov. Exozómy rakovinových buniek môžu pomôcť nádorom šíriť sa tým, že pripravia tkanivá na prijatie nádorových buniek skôr, ako dorazia. Detekcia týchto exozómov môže umožniť skoršiu detekciu rakoviny ako existujúce metódy.

Gél pokrývajúci ExoPatch obsahuje proteín nazývaný anexín V, ktorý priťahuje exozómy a pripája ich k povrchu mikroihličiek. Po odstránení náplasti z kože sa vloží do kyseliny, ktorá rozpustí gél a uvoľní exozómy do roztoku. Do roztoku sa potom ponorí testovací prúžok:

• Ak vzorka obsahuje exozómy melanómu, objavia sa dva pásy,

• Ak nie, existuje jeden prúžok,
  rovnako ako pri testoch na COVID-19.

„Osoba so svetlou pokožkou a materskými znamienkami musí každých šesť mesiacov navštíviť lekára, aby jej urobili biopsiu a zistili, či sú rakovinové alebo nie.
Tento test si môžete urobiť doma, výsledky dostanete okamžite a ak sú pozitívne, môžete navštíviť dermatológa,“
hovorí Nagrath.

Ako prvý krok k overeniu tejto koncepcie výskumníci testovali ExoPatch na vzorke tkaniva ošípaných, ktoré má podobnú hrúbku a zloženie ako ľudská koža. Pomocou mikroskopu zistili, že mikroihly prenikli do kože približne 350 až 600 nanometrov. Pre porovnanie, epiderma na ľudskom predlaktí má hrúbku približne 18 300 nanometrov.

Aby tím otestoval, či ExoPatch dokáže zachytiť exozómy melanómu z kože, testoval vzorky kože myší: polovicu od zdravých zvierat a polovicu od myší, ktorým bola injekčne podaná časť ľudského melanómového nádoru. Po 15 minútach aplikácie bol ExoPatch umiestnený pod vysokovýkonný mikroskop.

„Keď som videl mikroskopické snímky, potešilo ma, ako dobre exozómy priľnuli k mikroihličkám a ako sme očakávali, mali veľkosť v rozmedzí 30 – 150 nanometrov,“
povedal Scott Smith, študent chemického inžinierstva na Michiganskej univerzite a spoluautor štúdie.

Po overení, že exozómy priľnú k ExoPatch, výskumníci rozpustili gél a nechali vzorky prejsť testovacími prúžkami. Test úspešne rozlíšil vzorky melanómu od zdravého tkaniva – intenzita druhého prúžku bola vo vzorkách melanómu 3,5-krát vyššia.

ExoPatch získal zo vzoriek melanómu 11,5-krát viac exozomálnych proteínov v porovnaní so zdravým tkanivom, čo dokazuje jeho schopnosť selektívne zachytiť rakovinové exozómy.

Ďalším krokom bude pilotná štúdia na ľuďoch, po ktorej budú nasledovať klinické skúšky na uvedenie technológie do praxe. Okrem melanómu je možné gélový povlak ExoPatch upraviť tak, aby detekoval exozómy vylučované inými druhmi rakoviny spojenými so solídnymi nádormi, ako sú rakovina pľúc, prsníka, hrubého čreva, prostaty a mozgu.

„Toto je prvá náplasť určená na zachytenie exozómov špecifických pre ochorenie z tekutiny pod kožou.
Potenciál tohto prístupu je obrovský,“
povedal Nagrath.