Thuistest voor melanoom: micronaaldpleister ter vervanging van biopsie

Volgens onderzoekers van de Universiteit van Michigan zou het in de toekomst mogelijk zijn om thuis melanoomtesten uit te voeren met behulp van een huidpleister en een teststrip met twee streepjes, vergelijkbaar met COVID-19-thuistesten.

Een nieuwe siliconenpleister met microscopisch kleine stervormige naaldjes, genaamd ExoPatch, kon bij muizen melanomen onderscheiden van gezonde huid.

De pleister en de test vormen een stap in de richting van snelle, thuis uit te voeren melanoomtests, waarmee patiënten de meest agressieve vorm van huidkanker in een vroeg stadium kunnen opsporen, zonder biopsie of bloedafname.

"Stervormige naalden maken het prikken gemakkelijker en minder pijnlijk, maar ze zijn zo klein dat ze alleen de bovenste huidlaag - de opperhuid - doordringen en geen bloedvaten prikken",
aldus Sunita Nagrath, hoogleraar chemische technologie aan de Universiteit van Michigan en medeauteur van de studie die is gepubliceerd in het tijdschrift Biosensors and Bioelectronics.

ExoPatch-micronaaldjes zijn slechts 0,6 mm lang en hebben een puntbreedte van minder dan 100 nanometer (0,0001 mm). Ze zijn bedekt met een gel die exosomen (kleine belletjes die door cellen worden afgescheiden) opvangt uit de interstitiële vloeistof die de ruimtes tussen de cellen in de opperhuid vult.

Vroeger dacht men dat exosomen gewoon "afval" waren dat cellen weggooiden. In werkelijkheid bevatten ze fragmenten van DNA en RNA die door cellen worden gebruikt om signalen uit te wisselen. Exosomen van kankercellen kunnen tumoren helpen verspreiden door weefsels voor te bereiden op de acceptatie van tumorcellen voordat ze arriveren. Door deze exosomen te detecteren, kan kanker mogelijk eerder worden opgespoord dan met bestaande methoden.

De gel die de ExoPatch bedekt, bevat een eiwit genaamd annexine V, dat exosomen aantrekt en ze aan het oppervlak van de micronaaldjes hecht. Nadat de pleister van de huid is verwijderd, wordt deze in zuur gelegd, waardoor de gel oplost en de exosomen in de oplossing vrijkomen. Vervolgens wordt een teststrip in de oplossing gedompeld:

• Als het monster melanoom-exosomen bevat, verschijnen er twee banden,

• Zo niet, dan is er één strook,
  net als bij de COVID-19-test.

"Iemand met een lichte huid en moedervlekken moet elke zes maanden naar de dokter voor een biopsie om te zien of er sprake is van kanker.
Met deze test kun je het thuis doen, krijg je direct de uitslag, en als die positief is, kun je naar een dermatoloog gaan",
zegt Nagrath.

Als eerste stap in het bewijzen van het concept testten de onderzoekers ExoPatch op een monster varkensweefsel, dat qua dikte en samenstelling vergelijkbaar is met menselijke huid. Met behulp van een microscoop ontdekten ze dat de micronaaldjes ongeveer 350 tot 600 nanometer in de huid drongen. Ter vergelijking: de opperhuid van een menselijke onderarm is ongeveer 18.300 nanometer dik.

Om te testen of ExoPatch melanoom-exosomen uit de huid kon vangen, testte het team huidmonsters van muizen: de helft van gezonde dieren en de andere helft van muizen die waren geïnjecteerd met een deel van een menselijke melanoomtumor. Na 15 minuten aanbrengen werd ExoPatch onder een krachtige microscoop geplaatst.

"Toen ik de microscopische beelden zag, was ik blij om te zien hoe goed de exosomen zich aan de micronaaldjes hechtten en in het bereik van 30-150 nanometer grootte zaten, zoals we verwachtten",
aldus Scott Smith, een afgestudeerde student chemische technologie aan de Universiteit van Michigan en medeauteur van de studie.

Nadat ze hadden bevestigd dat de exosomen aan de ExoPatch bleven plakken, losten de onderzoekers de gel op en lieten de monsters door de teststrips lopen. De test onderscheidde melanoommonsters succesvol van gezond weefsel – de intensiteit van de tweede strip was 3,5 keer hoger in melanoommonsters.

ExoPatch kon 11,5 keer meer exosomale eiwitten uit melanoommonsters terugwinnen vergeleken met gezond weefsel. Hiermee werd aangetoond dat het kankercellen selectief kan isoleren.

De volgende stap is een pilotstudie bij mensen, gevolgd door klinische studies om de technologie in de praktijk te brengen. Naast melanomen kan de ExoPatch-gelcoating ook worden aangepast om exosomen te detecteren die worden afgescheiden door andere kankersoorten die verband houden met solide tumoren, zoals long-, borst-, darm-, prostaat- en hersenkanker.

"Dit is de eerste pleister die is ontworpen om ziektespecifieke exosomen uit de vloeistof onder de huid te halen.
Het potentieel van deze aanpak is enorm",
aldus Nagrath.