การทดสอบเมลาโนมาที่บ้าน: แผ่นไมโครนีเดิลทดแทนการตรวจชิ้นเนื้อ

ในอนาคต การตรวจหามะเร็งผิวหนังอาจทำได้ที่บ้านโดยใช้แผ่นแปะผิวหนังและแถบทดสอบสองเส้น ซึ่งคล้ายกับการตรวจหาโควิด-19 ที่บ้าน ตามที่นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนกล่าว

ExoPatch ซึ่งเป็นแผ่นซิลิโคนชนิดใหม่ที่มีเข็มขนาดเล็กคล้ายดาว สามารถแยกแยะมะเร็งผิวหนังจากผิวหนังปกติในหนูได้

แผ่นแปะและการทดสอบถือเป็นก้าวสำคัญในการทดสอบมะเร็งผิวหนังที่บ้านอย่างรวดเร็ว ช่วยให้ผู้ป่วยตรวจพบมะเร็งผิวหนังชนิดรุนแรงที่สุดได้ในระยะเริ่มต้น โดยไม่ต้องทำการตรวจชิ้นเนื้อหรือเจาะเลือด

“เข็มรูปดาวทำให้การเจาะง่ายขึ้นและเจ็บปวดน้อยลง แต่เข็มเหล่านี้มีขนาดเล็กมากจนสามารถเจาะได้เฉพาะชั้นบนสุดของผิวหนังเท่านั้น ซึ่งก็คือหนังกำพร้า และไม่เจาะหลอดเลือด”
Sunita Nagrath ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีแห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกนและผู้เขียนร่วมของการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารBiosensors and Bioelectronicsกล่าว

ไมโครนีดเดิล ExoPatch มีความยาวเพียง 0.6 มม. และมีปลายกว้างน้อยกว่า 100 นาโนเมตร (0.0001 มม.) เคลือบด้วยเจลที่จับเอ็กโซโซม ซึ่งเป็นฟองอากาศขนาดเล็กที่หลั่งออกมาจากเซลล์ ออกจากของเหลวในเนื้อเยื่อที่เติมเต็มช่องว่างระหว่างเซลล์ในชั้นหนังกำพร้า

ก่อนหน้านี้ เอ็กโซโซมถูกมองว่าเป็นเพียง "ขยะ" ที่เซลล์ทิ้งเพื่อกำจัด อันที่จริงแล้ว เอ็กโซโซมประกอบด้วยชิ้นส่วนของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอที่เซลล์ใช้เพื่อแลกเปลี่ยนสัญญาณ เอ็กโซโซมของเซลล์มะเร็งอาจช่วยให้เนื้องอกแพร่กระจายโดยการเตรียมเนื้อเยื่อให้พร้อมรับเซลล์มะเร็งก่อนที่เซลล์จะมาถึง การตรวจหาเอ็กโซโซมเหล่านี้อาจช่วยให้ตรวจพบมะเร็งได้เร็วกว่าวิธีการที่มีอยู่ในปัจจุบัน

เจลที่หุ้มแผ่นแปะ ExoPatch ประกอบด้วยโปรตีนที่เรียกว่าแอนเน็กซิน วี ซึ่งดึงดูดเอ็กโซโซมและยึดเกาะกับพื้นผิวของไมโครนีดเดิล หลังจากลอกแผ่นแปะออกจากผิวหนังแล้ว จะถูกนำไปแช่ในกรด ซึ่งจะละลายเจลและปล่อยเอ็กโซโซมลงในสารละลาย จากนั้นจึงนำแถบทดสอบไปจุ่มลงในสารละลาย:

• หากตัวอย่างมีเอ็กโซโซมเมลาโนมา จะปรากฏแถบสองแถบ

• ถ้าไม่มีก็มีแถบเดียว
  เหมือนกับที่เกิดขึ้นกับการตรวจโควิด-19

“คนที่มีผิวขาวและมีไฝต้องไปพบแพทย์ทุกหกเดือนเพื่อตรวจชิ้นเนื้อเพื่อดูว่าเป็นมะเร็งหรือไม่
ด้วยการทดสอบนี้ คุณสามารถทำเองที่บ้าน ทราบผลได้ทันที และหากผลเป็นบวก คุณก็สามารถไปพบแพทย์ผิวหนังได้”
นากราธกล่าว

ในขั้นตอนแรกในการพิสูจน์แนวคิดนี้ นักวิจัยได้ทดสอบ ExoPatch กับตัวอย่างเนื้อเยื่อหมู ซึ่งมีความหนาและองค์ประกอบใกล้เคียงกับผิวหนังมนุษย์ พวกเขาใช้กล้องจุลทรรศน์พบว่าไมโครนีดเดิลสามารถแทรกซึมเข้าไปในผิวหนังได้ประมาณ 350 ถึง 600 นาโนเมตร เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว หนังกำพร้าบนปลายแขนของมนุษย์มีความหนาประมาณ 18,300 นาโนเมตร

เพื่อทดสอบว่า ExoPatch สามารถจับเอ็กโซโซมเมลาโนมาจากผิวหนังได้หรือไม่ ทีมงานได้ทดสอบตัวอย่างผิวหนังของหนู โดยครึ่งหนึ่งมาจากสัตว์ที่มีสุขภาพดี และอีกครึ่งหนึ่งมาจากหนูที่ฉีดส่วนหนึ่งของเนื้องอกเมลาโนมาของมนุษย์ หลังจากฉีด ExoPatch เป็นเวลา 15 นาที ก็ได้นำ ExoPatch ไปส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์กำลังขยายสูง

“เมื่อผมเห็นภาพจุลทรรศน์ ผมรู้สึกยินดีที่เห็นว่าเอ็กโซโซมยึดติดกับไมโครนีดเดิลได้ดีเพียงใด และมีขนาดอยู่ในช่วง 30-150 นาโนเมตรตามที่เราคาดหวัง”
สก็อตต์ สมิธ นักศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมเคมีจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนและผู้เขียนร่วมของการศึกษานี้กล่าว

หลังจากยืนยันว่าเอ็กโซโซมเกาะติดกับ ExoPatch แล้ว นักวิจัยจึงละลายเจลและนำตัวอย่างไปทดสอบผ่านแถบทดสอบ การทดสอบนี้สามารถแยกตัวอย่างเมลาโนมาออกจากเนื้อเยื่อปกติได้สำเร็จ โดยความเข้มข้นของแถบทดสอบที่สองสูงกว่าตัวอย่างเมลาโนมาถึง 3.5 เท่า

ExoPatch สามารถกู้คืนโปรตีนเอ็กโซโซมจากตัวอย่างเมลาโนมาได้มากกว่าเนื้อเยื่อปกติถึง 11.5 เท่า แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการจับเอ็กโซโซมมะเร็งอย่างเลือกสรร

ขั้นตอนต่อไปจะเป็นการศึกษานำร่องในมนุษย์ ตามด้วยการทดลองทางคลินิกเพื่อนำเทคโนโลยีนี้ไปปฏิบัติจริง นอกจากมะเร็งเมลาโนมาแล้ว เจลเคลือบ ExoPatch ยังสามารถดัดแปลงเพื่อตรวจจับเอ็กโซโซมที่หลั่งออกมาจากมะเร็งชนิดอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับเนื้องอกแข็ง เช่น มะเร็งปอด มะเร็งเต้านม มะเร็งลำไส้ใหญ่ มะเร็งต่อมลูกหมาก และมะเร็งสมอง

“นี่เป็นแผ่นแปะแรกที่ออกแบบมาเพื่อดักจับเอ็กโซโซมที่จำเพาะต่อโรคจากของเหลวใต้ผิวหนัง
ศักยภาพของวิธีการนี้มีมหาศาล”
นากราธกล่าว