Представьте, что проверка на меланому станет такой же простой, как домашний тест на COVID. Исследователи из Мичиганского университета работают над кожным пластырем со звездообразными микроиглами, который может это сделать. Его назвали ExoPatch. Пластырь уже отличил меланому от здоровой кожи в экспериментах на мышах.

Разработку финансировали Национальные институты здравоохранения США. Эта технология открывает путь к быстрому домашнему тестированию, позволяя людям вовремя обнаружить самую агрессивную форму рака кожи — без биопсии и забора крови.

Звездообразные иглы облегчают и делают менее болезненным прокол кожи. Они настолько малы, что проникают только в самый верхний слой, эпидермис, и не задевают кровеносные сосуды, — объясняет Сунитха Награт, профессор химического машиностроения в университете и один из авторов исследования.

Микроиглы ExoPatch имеют длину всего 0,6 мм, а ширина их кончика — менее 100 нанометров (0,0001 мм). Они покрыты специальным гелем, который «выуживает» экзосомы из межклеточной жидкости в эпидермисе. Экзосомы — это крошечные „посылки“, которые клетки выпускают для общения. Раньше их считали клеточным мусором, но на самом деле они переносят фрагменты ДНК и РНК. Экзосомы раковых клеток, например, могут помогать опухоли распространяться, подготавливая ткани. Их обнаружение помогает поймать болезнь на ранней стадии.

Гель на иглах содержит белок Аннексин V, который притягивает и удерживает экзосомы на поверхности. После того как пластырь снимают с кожи, его помещают в кислоту. Гель растворяется, высвобождая экзосомы в раствор. Затем в этот раствор опускают тест-полоску. Результат считывают так же, как в домашних тестах на COVID: две линии означают наличие экзосом меланомы, одна линия — отрицательный результат.

Подробности опубликованы в издании Biosensors and Bioelectronics.

Человеку со светлой кожей и родинками сейчас нужно посещать врача примерно каждые полгода для биопсии, чтобы проверить, не стали ли они злокачественными. С этим тестом можно проверяться дома, сразу получать результат и обращаться к дерматологу только в случае положительного ответа, — говорит Награт.

Работа началась с эксперимента на образце кожи свиньи, которая по толщине и составу близка к человеческой. Под микроскопом ученые увидели, что микроиглы проникают на глубину от 350 до 600 нанометров. Для сравнения: толщина эпидермиса на человеческом предплечье составляет около 18 300 нанометров.

Затем пластырь протестировали на образцах кожи мышей: половина была от здоровых особей, половина — от мышей с фрагментом человеческой опухоли меланомы. После 15 минут применения пластырь изучили под мощным микроскопом.

Рассматривая изображения, я был рад увидеть, как хорошо экзосомы прикрепились к микроиглам. Их размер — от 30 до 150 нанометров — полностью соответствовал нашим ожиданиям, — делится Скотт Смит, аспирант университета и соавтор исследования.

Убедившись, что экзосомы «пойманы», гель растворили, а образец нанесли на тест-полоски. Тест успешно различил меланому и здоровую ткань: в образцах с раком линия была в 3,5 раза темнее. Кроме того, пластырь выделил в 11,5 раз больше экзосомального белка из меланомной ткани по сравнению со здоровой, доказав свою способность точно находить раковые экзосомы.

Следующие шаги — пилотное исследование на людях и серия клинических испытаний. Потенциал технологии не ограничивается меланомой. Состав геля можно изменить, чтобы он находил экзосомы других видов рака с твердой опухолью: легких, молочной железы, толстой кишки, простаты или мозга.

Это первый пластырь, созданный специально для захвата болезнетворных экзосом из жидкости под кожей. Возможности его применения огромны, — заключает Награт.

Реальная польза этого исследования лежит в области превентивной онкологии и демократизации диагностики. Если технология докажет эффективность в клинических испытаниях, она способна кардинально изменить скрининг меланомы и, потенциально, других опухолей. Главное преимущество — смещение диагностики на более раннюю, доклиническую стадию, когда лечение максимально эффективно и менее инвазивно.

Для пациентов из групп риска (со светлой кожей, множественными невусами, семейной историей) это может означать переход от стрессовых полугодовых визитов с биопсией к простому домашнему мониторингу. Это снижает нагрузку на систему здравоохранения, экономит время и ресурсы, а главное — убирает психологический барьер перед проверкой. В долгосрочной перспективе массовое применение таких систем могло бы привести к значительному снижению смертности от меланомы.

Основное замечание связано с экстраполяцией результатов с животных моделей на человека. Кожа мыши, даже с имплантированным человеческим опухолевым фрагментом, значительно отличается от кожи человека по иммунному микроокружению, толщине слоев и динамике межклеточной жидкости. Кроме того, эксперименты проводились на образцах ткани, а не на живом организме, где кровоток, лимфодренаж и активность иммунных клеток могут существенно влиять на сбор и состав экзосом. Пока не доказано, что в условиях живого человеческого тела пластырь соберет достаточное для анализа количество специфичных экзосом на фоне «шума» от здоровых клеток. Без валидации на крупных человеческих когортах говорить о диагностической точности преждевременно.

Ранее ученые успешно испытали ИИ для диагностики кожных заболеваний.