Flüchtige organische Verbindungen zur Beurteilung von Lebererkrankungen (VOCAL)

Flüchtige organische Verbindungen (VOCs), die vom menschlichen Körper abgegeben werden, interessieren die Forschung seit mehreren Jahrzehnten. 1971 berichteten Pauling et al., dass Atem und Urin bei normalen menschlichen Probanden etwa 250 bzw. 280 VOC enthielten. VOCs werden traditionell in der Lebensmittelindustrie und bei der Terrorismusbekämpfung gemessen. Zu den routinemäßigen klinischen Anwendungen gehören Alkoholtester, 13-C-Harnstoff-Atemtest für H. pylori, Stickoxid bei Asthma und Wasserstoff/Methan-Test für Bakterienüberwucherung.

Vorarbeiten deuten darauf hin, dass das VOC-Profil von Patienten mit Lebererkrankungen verändert ist. Es wird vermutet, dass mit zunehmender Fibrose die Leberfunktion beeinträchtigt wird, was zu erhöhten Konzentrationen bestimmter Verbindungen führt. Diese Verbindungen sind dann in höheren Konzentrationen im Blutstrom vorhanden und wenn sie die Lungen erreichen, werden sie ausgeatmet. Es wurden auch Arbeiten durchgeführt, die eine Veränderung des VOC-Profils bei Krebserkrankungen nachweisen und spezifische „Atemsignaturen“ bei Patienten mit Speiseröhrenkrebs nachweisen. Am Imperial College London haben Marker et al. einen Atemtest als Früherkennungstest für Speiseröhrenkrebs mit vergleichbarer Sensitivität und Spezifität zu anderen Früherkennungsmethoden (z. Untersuchung auf okkultes Blut im Stuhl). Die Forscher würden versuchen, ähnliches mit hepatobiliären Erkrankungen über eine prospektive Querschnittsstudie zu erreichen, die darauf abzielt, die diagnostische Genauigkeit von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) in der Atemluft zum Nachweis von Lebererkrankungen zu bestimmen.

Die Patienten werden aus ambulanten Kliniken und Krankenstationen des Imperial College Healthcare Trust rekrutiert. Sie können auch aus der Radiologieabteilung rekrutiert werden, wenn sie für Leberbiopsien oder Ultraschalluntersuchungen zur Überwachung des hepatozellulären Karzinoms anwesend sind. Bei der Teilnahme an ihrem Termin wird ein Mitglied des Forschungsteams das Forschungsprojekt mit dem Patienten besprechen und erklären, dass der Patient eine Atem- +/- Urinprobe abgeben muss. Den Patienten wird eine Patienteninformationsbroschüre ausgehändigt. Wenn der Patient damit einverstanden ist, wird er gebeten, eine schriftliche Einverständniserklärung zu unterschreiben. Wenn kürzlich kein PHES-Test durchgeführt wurde, wird einer durchgeführt, andernfalls sind keine zusätzlichen Untersuchungen, ob invasiv oder anderweitig, von den Patienten erforderlich.

Patienten, die innerhalb des Trusts regelmäßig nachuntersucht werden, können um ihre Zustimmung zur Entnahme weiterer Atemproben bei zukünftigen Terminen gebeten werden, um die Langzeitnachsorge zu erleichtern. Patienten haben jederzeit das Recht, sich zurückzuziehen.

Patienten, die sich einer Endoskopie, einem Fibroscan oder einer Leberbiopsie unterziehen, müssen gemäß den örtlichen Richtlinien 4-6 Stunden vor dem Eingriff keine orale Dosis haben. Für diejenigen, die an ambulanten Terminen teilnehmen, werden die Ermittler versuchen, die Patienten zu kontaktieren und sie zu bitten, dass sie fasten, wenn sie vor ihrem Termin von ihrem klinischen Team identifiziert werden. Sollten sie nicht nüchtern sein, können sie gebeten werden, grundlegende Mundhygienetechniken durchzuführen (z. Mund mit Wasser ausspülen), bevor die Atemprobe entnommen wird. Im Rahmen des Pre-Sampling-Fragebogens wird ein Ernährungstagebuch der vorangegangenen 24 Stunden geführt.

Als Teil des Zustimmungsverfahrens werden die Patienten auch um Erlaubnis gebeten, auf ihre Krankenhausunterlagen nur zum Zweck der Forschungsstudie zuzugreifen, einschließlich ihrer Bluttests, Radiologie- und Pathologieergebnisse. Alle Daten werden anonymisiert und alle Krankenhausakten streng vertraulich gemäß dem Datenschutzgesetz von 1998 und der Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) behandelt.

Die Patienten werden gebeten, eine Reihe von Ausatmungen in ein Atemprobenentnahmegerät zu geben, bis ein definiertes Atemvolumen entnommen wurde. Dies kann über eine von mehreren Techniken erfolgen. Die bevorzugte Option der Ermittler besteht darin, dass sie in einen kundenspezifischen Nalophan-Beutel atmen, der an Thermodesorptionsröhrchen und einem Atemprobenentnahmegerät befestigt ist. Alternativ kann der Patient gebeten werden, eine normale Atematmung durchzuführen, während er eine Gesichtsmaske trägt, was im Durchschnitt etwa 2 Minuten dauert. Patienten im St. Mary's Hospital können auch gebeten werden, direkt in ein Massenspektrometergerät (SYFT Voice200Ultra) zu atmen. Dieses Massenspektrometer-Instrument ist ein in sich geschlossenes mobiles Gerät, das zwischen den klinischen Bereichen innerhalb des St. Mary's Hospital bewegt werden kann. Die Probenahme mit dieser Methode beinhaltet ein einmaliges tiefes Einatmen durch die Nase, gefolgt von einem vollständigen Ausatmen über den Mund in einen Kunststoffzylinder, der mit einem Schlauch verbunden ist, der zum Massenspektrometer selbst führt. Dies wird dreimal innerhalb eines 60-Sekunden-Fensters wiederholt. Die Ermittler erwarten, dass die Atemprobenahme insgesamt nicht länger als 5-10 Minuten dauert. Die Patienten werden aufgefordert, Urin in ein standardisiertes 60-ml-Urinprobenfläschchen abzugeben, das sofort verschlossen wird. 20 ml Urin werden in ein 60-ml-Standardprobenfläschchen aliquotiert.

Die VOCs aus der Atemluft werden auf Adsorptionsröhrchen, die in das Beatmungsgerät eingeführt werden, aufgefangen. Nach der Probenahme wird das Adsorptionsröhrchen aus dem Gerät entfernt, verschlossen und zur Analyse zurück ins Labor des St. Mary's Hospital London transportiert. Die Proben werden per Kurier oder von einem Mitglied des Forschungsteams transportiert. Die Probe(n) wird/werden im St. Mary's Hospital London einer Analyse mit Massenspektrometrieinstrumenten unterzogen.

Auf Adsorptionsröhrchen entnommene Atem-VOCs werden innerhalb von 48 Stunden nach der Entnahme analysiert. Die Probenbestandteile werden innerhalb des Massenspektrometers zum Nachweis zerstört, was bedeutet, dass kein klinisches Material nach der Analyse durch die Massenspektrometrie-Instrumente zurückbleibt. Urinproben werden gemäß Human Tissue Act in einer registrierten Gewebebank aufbewahrt und nach der Analyse entsorgt.

Als Teil der Studie werden die Forscher darauf abzielen, die Patienten im Längsschnitt zu verfolgen, um festzustellen, ob sich das VOC-Profil eines Teilnehmers mit Fortschreiten oder Rückbildung der Lebererkrankung ändert. Bei jedem Termin wird vor der Probenentnahme das Einverständnis des Teilnehmers überprüft, und wenn der Teilnehmer weiterhin bereit ist, an der Studie teilzunehmen, werden dann weitere Atem- und Urinproben gesammelt. Dies gilt für maximal 24 Monate.