家庭黑色素瘤检测：微针贴片替代活检

密歇根大学的研究人员表示，未来有一天，人们可以使用皮肤贴片和双线测试条在家中进行黑色素瘤检测——类似于在家中进行的 COVID-19 检测。

一种名为 ExoPatch 的新型硅胶贴片带有微型星形针头，能够区分小鼠的黑色素瘤和健康皮肤。

贴片和测试代表着朝着快速、在家进行黑色素瘤检测迈出了一步，帮助患者尽早发现最具侵袭性的皮肤癌——无需活检或抽血。

密歇根大学化学工程教授、发表在《生物传感器与生物电子学》杂志上的这项研究的共同作者苏尼塔·纳格拉斯说：“星形针头使穿刺更容易、疼痛更少，但它们太小，只能穿透皮肤的最上层——表皮，而不会刺破血管。 ”

ExoPatch 微针长度仅为 0.6 毫米，尖端宽度不到 100 纳米（0.0001 毫米），表面涂有凝胶，可从填充表皮细胞间隙的间质液中捕获外泌体（细胞分泌的微小气泡）。

此前，外泌体被认为只是细胞排出的“垃圾”。事实上，它们含有细胞用来交换信号的DNA和RNA片段。癌细胞外泌体可能通过在肿瘤细胞到达之前帮助组织做好准备来接收肿瘤细胞，从而促进肿瘤扩散。检测这些外泌体或许可以比现有方法更早地发现癌症。

ExoPatch 的凝胶含有一种名为 Annexin V 的蛋白质，它可以吸引外泌体并将其附着在微针表面。将贴片从皮肤上取下后，将其放入酸中，酸会溶解凝胶，并将外泌体释放到溶液中。然后将试纸浸入溶液中：

• 如果样本含有黑色素瘤外泌体，则会出现两条带，

• 如果没有，则只有一条试纸，
  就像 COVID-19 测试一样。

“皮肤白皙但有痣的人需要每六个月去看一次医生，做一次活检，看看是否癌变。
这项测试可以在家进行，可以立即获得结果，如果结果呈阳性，就可以去看皮肤科医生。”
纳格拉斯说。

作为验证这一概念的第一步，研究人员在猪组织样本上测试了ExoPatch，该样本的厚度和成分与人类皮肤相似。通过显微镜，他们发现微针穿透皮肤约350至600纳米。相比之下，人类前臂的表皮厚度约为18,300纳米。

为了测试ExoPatch能否从皮肤中捕获黑色素瘤外泌体，研究小组测试了小鼠的皮肤样本：一半来自健康动物，一半来自注射了部分人类黑色素瘤肿瘤的小鼠。使用ExoPatch 15分钟后，将其置于高倍显微镜下。

密歇根大学化学工程研究生、该研究的共同作者斯科特·史密斯 (Scott Smith) 表示：“当我看到显微图像时，我很高兴地看到外泌体很好地粘附在微针上，并且尺寸在 30-150 纳米范围内，正如我们预期的那样。”

在确认外泌体粘附在ExoPatch上后，研究人员溶解凝胶，并将样本放入试纸上进行检测。该测试成功区分了黑色素瘤样本和健康组织——第二条试纸的强度在黑色素瘤样本中高出3.5倍。

与健康组织相比，ExoPatch 从黑色素瘤样本中回收了 11.5 倍的外泌体蛋白，证明了其选择性捕获癌症外泌体的能力。

下一步将进行人体试点研究，随后进行临床试验，以将该技术付诸实践。除了黑色素瘤外，ExoPatch 凝胶涂层还可以进行修改，以检测其他与实体瘤相关的癌症（例如肺癌、乳腺癌、结肠癌、前列腺癌和脑癌）分泌的外泌体。

“这是第一个旨在从皮下液体中捕获疾病特异性外泌体的贴片。
这种方法的潜力是巨大的，”
纳格拉斯说。