Ujian Melanoma Rumah: Tampalan Microneedle untuk Menggantikan Biopsi

Ujian melanoma suatu hari nanti boleh dilakukan di rumah menggunakan tampalan kulit dan jalur ujian dua baris - serupa dengan ujian COVID-19 di rumah, menurut penyelidik di Universiti Michigan.

Tampalan silikon baharu dengan jarum berbentuk bintang mikroskopik, dipanggil ExoPatch, telah dapat membezakan melanoma daripada kulit yang sihat pada tikus.

Tampalan dan ujian mewakili satu langkah ke arah ujian melanoma yang pantas di rumah, membantu pesakit mengesan bentuk kanser kulit yang paling agresif lebih awal — tanpa biopsi atau pengambilan darah.

"Jarum berbentuk bintang menjadikan tusukan lebih mudah dan kurang menyakitkan, tetapi ia sangat kecil sehingga ia hanya menembusi lapisan paling atas kulit - epidermis - dan tidak menusuk saluran darah, "
kata Sunita Nagrath, seorang profesor kejuruteraan kimia di Universiti Michigan dan pengarang bersama kajian yang diterbitkan dalam jurnal Biosensors and Bioelectronics.

Jarum mikro ExoPatch, hanya 0.6 mm panjang dan dengan lebar hujung kurang daripada 100 nanometer (0.0001 mm), disalut dengan gel yang menangkap eksosom—buih kecil yang dirembeskan oleh sel—daripada cecair interstisial yang mengisi ruang antara sel dalam epidermis.

Sebelum ini, eksosom dianggap hanya "sampah" yang dibuang oleh sel untuk dilupuskan. Malah, ia mengandungi serpihan DNA dan RNA yang digunakan oleh sel untuk bertukar isyarat. Eksosom sel kanser boleh membantu tumor merebak dengan menyediakan tisu untuk menerima sel tumor sebelum ia tiba. Mengesan eksosom ini mungkin membolehkan kanser dikesan lebih awal daripada kaedah sedia ada.

Gel yang menutupi ExoPatch mengandungi protein yang dipanggil annexin V, yang menarik eksosom dan melekatkannya pada permukaan jarum mikro. Selepas mengeluarkan tampalan dari kulit, ia diletakkan dalam asid, yang melarutkan gel dan melepaskan eksosom ke dalam larutan. Jalur ujian kemudian dicelupkan ke dalam larutan:

• Jika sampel mengandungi eksosom melanoma, dua jalur akan muncul,

• Jika tidak, terdapat satu jalur,
  sama seperti yang berlaku dengan ujian COVID-19.

"Seseorang yang mempunyai kulit cerah dan tahi lalat perlu melawat doktor setiap enam bulan untuk melakukan biopsi untuk melihat sama ada mereka kanser atau tidak.
Dengan ujian ini, anda boleh melakukannya di rumah, dapatkan keputusan segera, dan jika mereka positif, anda boleh berjumpa pakar dermatologi, "
kata Nagrath.

Sebagai langkah pertama dalam membuktikan konsep itu, para penyelidik menguji ExoPatch pada sampel tisu babi, yang mempunyai ketebalan dan komposisi yang serupa dengan kulit manusia. Menggunakan mikroskop, mereka mendapati bahawa mikroneedles menembusi kira-kira 350 hingga 600 nanometer ke dalam kulit. Sebagai perbandingan, epidermis pada lengan manusia adalah kira-kira 18,300 nanometer tebal.

Untuk menguji sama ada ExoPatch boleh menangkap eksosom melanoma daripada kulit, pasukan itu menguji sampel kulit tetikus: separuh daripada haiwan yang sihat, separuh daripada tikus yang disuntik dengan sebahagian daripada tumor melanoma manusia. Selepas 15 minit penggunaan, ExoPatch diletakkan di bawah mikroskop berkuasa tinggi.

"Apabila saya melihat imej mikroskopik, saya gembira melihat sejauh mana eksosom melekat pada jarum mikro dan berada dalam julat saiz 30-150 nanometer, seperti yang kami jangkakan,"
kata Scott Smith, pelajar siswazah kejuruteraan kimia di Universiti Michigan dan pengarang bersama kajian itu.

Selepas mengesahkan bahawa eksosom melekat pada ExoPatch, para penyelidik membubarkan gel dan menjalankan sampel melalui jalur ujian. Ujian itu berjaya membezakan sampel melanoma daripada tisu yang sihat - keamatan jalur kedua adalah 3.5 kali lebih tinggi dalam sampel melanoma.

ExoPatch memulihkan 11.5 kali lebih banyak protein eksosomal daripada sampel melanoma berbanding tisu yang sihat, menunjukkan keupayaannya untuk menangkap eksosom kanser secara selektif.

Langkah seterusnya ialah kajian rintis pada manusia, diikuti dengan ujian klinikal untuk mempraktikkan teknologi. Selain melanoma, salutan gel ExoPatch boleh diubah suai untuk mengesan eksosom yang dirembeskan oleh kanser lain yang dikaitkan dengan tumor pepejal, seperti paru-paru, payudara, kolon, prostat dan kanser otak.

"Ini adalah tampalan pertama yang direka untuk menangkap eksosom khusus penyakit daripada cecair di bawah kulit.
Potensi pendekatan ini sangat besar,"
kata Nagrath.