Test oddechu: wyszukiwanie chorób w sieci

Dr. Andrea Bannert pracuje w od 2013 roku. Doktor nauk biologicznych i redaktor medycyny początkowo prowadził badania w dziedzinie mikrobiologii i jest ekspertem zespołu od drobnych rzeczy: bakterii, wirusów, molekuł i genów.Pracuje również jako freelancer dla Bayerischer Rundfunk i różnych czasopism naukowych oraz pisze powieści fantasy i opowiadania dla dzieci.

Więcej o ekspertach Wszystkie treści są sprawdzane przez dziennikarzy medycznych.

Twój oddech jest lustrem twojego zdrowia: Tysiące markerów mówią ci, co zjadłeś, czy paliłeś lub jakie choroby drzemią w tobie. Nosy optyczne mogą pomóc w bardzo wczesnym wykrywaniu zagrażających chorób. Nawet rak.

Ludzkie płuco to ogromny narząd – jego całkowita powierzchnia: 100 metrów kwadratowych. Umożliwia to żywą wymianę powietrza oddechowego i krwi. W płucach dotleniona jest nie tylko krew. W pęcherzykach powietrze jest również obciążone wszelkiego rodzaju substancjami z krwi. W ten sposób wydychane powietrze staje się charakterystycznym odciskiem palca metabolizmu człowieka. Brzęczy w nim ponad 3000 różnych cząsteczek.

Snoopery optyczne

Hipokrates wykorzystał swój nos do celów diagnostycznych 2500 lat temu: zapach amoniaku był oznaką niewydolności wątroby lub nerek, a każdy, kto pachniał świeżym chlebem z ust, mógł mieć tyfus. Dziś władzę przejmują optyczne nosy węszące. Mogą dostarczać wstępnych wskazań chorób, takich jak astma, cukrzyca, problemy z wątrobą i nerkami, różne choroby zakaźne lub nowotwory, takie jak rak płuc lub piersi. I wcześniej niż poprzednie metody - i znacznie przyjemniej dla pacjenta. Bo wszystko, co musi zrobić, to dmuchać w rurkę. Jak test alkoholowy na ulicy.

Dlaczego to działa? W przypadku niektórych chorób w wydychanym powietrzu występuje specyficzny marker: dużo tlenku azotu objawia się astmą, np. u chorych na raka piersi oddech jest wzbogacony pentanem, u chorych na raka płuc aldehydem octowym. „Często jednak charakterystyczne dla danej choroby są kombinacje kilku cząsteczek” – wyjaśnia w rozmowie z prof. Boris Mizaikoff z Instytutu Chemii Analitycznej i Bioanalitycznej Uniwersytetu w Ulm. Takie kombinacje markerów istnieją dla znacznie większej liczby chorób niż dotychczas znane. Jednak najpierw trzeba je było rozszyfrować kawałek po kawałku.

Odcisk palca gazu oddechowego

Mizaikoff i jego zespół pracują obecnie nad metodą pomiaru powietrza do oddychania, które jest szczególnie wrażliwe i może być pakowane w małych opakowaniach. „Takie urządzenie pomiarowe, które można by zastosować w gabinecie lekarskim, miałoby wtedy wielkość dłoni.” Poprzednie urządzenia są zbyt duże i zbyt drogie – więc nie nadają się do rutynowego użytkowania.

Dzięki systemowi pomiarowemu Mizaikoffa powietrze do oddychania jest naświetlane światłem podczerwonym. Powoduje to wibracje cząsteczek w gazie oddechowym. A każda cząsteczka wibruje inaczej – w zależności od struktury. „Nazywa się to charakterystycznym odciskiem palca w podczerwieni”, mówi Mizaikoff. Dzięki tej metodzie w ciągu kilku minut można zmierzyć kilka gazów śladowych z wysoką czułością wykrywania.

Tak wrażliwy jak mammografia

Naukowcy z Ulm chcą przetestować swoją metodologię pomiarową na pacjentach z rakiem piersi w perspektywie długoterminowej. Największa zaleta: Analiza gazów oddechowych pozwala kobietom zaoszczędzić na promieniowanie podczas mammografii. Dodatkowo pierś nie musi być uciskana płasko między płytami RTG, co może być bardzo niewygodne dla pacjentki. Oraz: Dni oczekiwania na wynik również należałyby do przeszłości dzięki testowi wąchania w podczerwieni.

W pierwszym teście analiza poprawnie zdiagnozowała 70-80 proc. kobiet używających lotnych, małych cząsteczek, ale wciąż stosujących laboratoryjne metody pomiarowe. Wcześniejsze badanie amerykańskich naukowców osiągnęło podobnie dobry wynik przy innym systemie pomiarowym: 48 z 51 pacjentów zostało prawidłowo zidentyfikowanych. Oznacza to, że test oddechowy może z łatwością nadążyć za badaniem mammograficznym pod względem wartości informacyjnej.

Mimo to Mizaikoff i jego koledzy chcą jeszcze bardziej ulepszyć swoją metodę – łącząc ją z innymi metodami pomiarowymi, np. pomiarem fluorescencji. Naukowcy mają nadzieję, że będą w stanie ponownie energicznie przekręcić śrubę czułości. „Jeśli w którymś momencie będziesz mógł zmierzyć bardzo małe różnice, możesz nie tylko sam udowodnić chorobę, ale także sprawdzić skuteczność leczenia tym delikatnym badaniem” – ma nadzieję Mizaikoff.

Czynnik zakłócający odżywianie

Pozostaje jednak jeden problem: na gaz oddechowy mają wpływ nie tylko choroby. Wiele innych czynników również odgrywa rolę: na przykład, co jesz, czy palisz czy nie, jakim powietrzem oddychałeś lub czy zmieniło się krążenie.

„System musi nauczyć się odróżniać takie przyczyny od informacji związanych z chorobą” – mówi Mizaikoff. W kolejnym kroku naukowcy chcą zasilić system pomiarowy danymi od dużej liczby badanych. „Do naszych badań klinicznych potrzebujemy nie tylko osób chorych i zdrowych, ale także jak największej liczby różnych stylów życia w obu grupach pod względem diety, palenia i innych czynników”.

Uderz raz, proszę

Minie jeszcze kilka lat, zanim test zaciągania się lekarza stanie się rutynowym badaniem. „W przypadku zmian, które są łatwiejsze do zmierzenia, może to nastąpić za rok lub dwa”, mówi Mizaikoff. Jednym z przykładów jest test funkcji wątroby, który naukowcy z powodzeniem przetestowali już na myszach: zwierzęta karmiono glukozą z zaznaczonymi atomami węgla w pożywieniu. Jeśli glukoza jest metabolizowana, urządzenie pomiarowe na podczerwień rozpoznaje ślad w oddechu. I zapewnia bezpośredni pomiar tego, jak dobrze działa wątroba.

Tagi.:  narządy zapobieganie szczepienia