Test per il melanoma a domicilio: cerotto con microaghi per sostituire la biopsia

Secondo i ricercatori dell'Università del Michigan, un giorno i test per il melanoma potrebbero essere eseguiti a casa utilizzando un cerotto e una striscia reattiva a due linee, in modo simile ai test COVID-19 domestici.

Un nuovo cerotto in silicone dotato di aghi microscopici a forma di stella, denominato ExoPatch, è riuscito a distinguere il melanoma dalla pelle sana nei topi.

Il cerotto e il test rappresentano un passo avanti verso la diagnosi rapida e domiciliare del melanoma, aiutando i pazienti a individuare precocemente la forma più aggressiva di cancro della pelle, senza biopsia o prelievo di sangue.

"Gli aghi a forma di stella rendono la puntura più facile e meno dolorosa, ma sono così piccoli che penetrano solo lo strato più superficiale della pelle, l'epidermide, e non perforano i vasi sanguigni",
ha affermato Sunita Nagrath, professoressa di ingegneria chimica presso l'Università del Michigan e coautrice dello studio pubblicato sulla rivista Biosensors and Bioelectronics.

I microaghi ExoPatch, lunghi appena 0,6 mm e con una punta larga meno di 100 nanometri (0,0001 mm), sono rivestiti con un gel che cattura gli esosomi, minuscole bolle secrete dalle cellule, dal fluido interstiziale che riempie gli spazi tra le cellule nell'epidermide.

In precedenza, si pensava che gli esosomi fossero semplicemente "spazzatura" espulsa dalle cellule per essere smaltita. In realtà, contengono frammenti di DNA e RNA utilizzati dalle cellule per scambiare segnali. Gli esosomi delle cellule tumorali possono favorire la diffusione dei tumori preparando i tessuti ad accettare le cellule tumorali prima che arrivino. Individuare questi esosomi potrebbe consentire di individuare il cancro prima rispetto ai metodi esistenti.

Il gel che ricopre l'ExoPatch contiene una proteina chiamata annessina V, che attrae gli esosomi e li lega alla superficie dei microaghi. Dopo aver rimosso il cerotto dalla pelle, viene immerso in un acido, che scioglie il gel e rilascia gli esosomi nella soluzione. Una striscia reattiva viene quindi immersa nella soluzione:

• Se il campione contiene esosomi di melanoma, appariranno due bande,

• In caso contrario, c'è una sola striscia,
  proprio come accade con i test COVID-19.

"Una persona con pelle chiara e nei deve sottoporsi a una biopsia ogni sei mesi per verificare se sono cancerosi o meno.
Con questo test, è possibile eseguirlo a casa, ottenere subito i risultati e, se positivi, consultare un dermatologo",
afferma Nagrath.

Come primo passo per dimostrare il concetto, i ricercatori hanno testato ExoPatch su un campione di tessuto di maiale, simile per spessore e composizione alla pelle umana. Utilizzando un microscopio, hanno scoperto che i microaghi penetravano nella pelle per circa 350-600 nanometri. Per fare un confronto, l'epidermide di un avambraccio umano ha uno spessore di circa 18.300 nanometri.

Per verificare se ExoPatch fosse in grado di catturare gli esosomi del melanoma dalla pelle, il team ha testato campioni di pelle di topo: metà di animali sani, metà di topi a cui era stata iniettata una porzione di melanoma umano. Dopo 15 minuti di applicazione, ExoPatch è stato sottoposto a un microscopio ad alta potenza.

"Quando ho visto le immagini microscopiche, sono stato contento di vedere quanto bene gli esosomi aderissero ai microaghi e quanto fossero di dimensioni comprese tra 30 e 150 nanometri, come ci aspettavamo",
ha affermato Scott Smith, studente laureato in ingegneria chimica presso l'Università del Michigan e coautore dello studio.

Dopo aver verificato l'adesione degli esosomi all'ExoPatch, i ricercatori hanno sciolto il gel e hanno analizzato i campioni con le strisce reattive. Il test ha permesso di distinguere con successo i campioni di melanoma dai tessuti sani: l'intensità della seconda striscia era 3,5 volte superiore nei campioni di melanoma.

ExoPatch ha recuperato 11,5 volte più proteine esosomiali dai campioni di melanoma rispetto ai tessuti sani, dimostrando la sua capacità di catturare selettivamente gli esosomi tumorali.

Il prossimo passo sarà uno studio pilota sull'uomo, seguito da sperimentazioni cliniche per mettere in pratica la tecnologia. Oltre al melanoma, il rivestimento in gel di ExoPatch può essere modificato per rilevare gli esosomi secreti da altri tumori associati a tumori solidi, come il tumore al polmone, al seno, al colon, alla prostata e al cervello.

"Questo è il primo cerotto progettato per catturare esosomi specifici per una determinata malattia dal fluido sottocutaneo.
Il potenziale di questo approccio è enorme",
ha affermato Nagrath.