Nicht-invasive Erkennung von Brustkrebs durch Atemanalyse (BreathBC)

Ziel dieser prospektiven Beobachtungsstudie ist es, die ausgeatmeten Atemprofile von Patienten mit invasivem Brustkrebs und Kontrollpersonen im Hinblick auf eine diagnostische Anwendung in der Onkologie zu vergleichen.

Die Hauptfrage, die beantwortet werden soll, ist, ob das Ausatemprofil von Brustkrebspatientinnen vom Ausatemprofil von Kontrollpersonen unterschieden werden kann.

Die Teilnehmer der Studie werden in einer ersten Entdeckungsreihe mit etwa 500 Probanden und in einer anschließenden unabhängigen Validierungsreihe mit mehr als 400 Probanden rekrutiert. Atemproben werden in einem speziellen Raum mithilfe von Probenbeuteln und unter Einhaltung von Anti-Covid-19-Maßnahmen gesammelt. Nur autorisiertes Personal hatte Zugang zum Probenraum, der mit einem HEPA-Filter-Luftreinigungssystem ausgestattet war. Probenahmebeutel bestehen aus Nalophan®-Schlauchfolie und 2 Hähnen, von denen einer vom Studienteilnehmer mit seinem Atem aufgeblasen und nach Gebrauch verschlossen wird, während der zweite dazu dient, Atemproben in das Analysegerät einzuführen. Beutel werden vor der Verwendung mit dem Sterrad™-System mit H2O2-Dämpfen sterilisiert. Um die in der Ausatemluft des Teilnehmers enthaltenen potenziell infektiösen Partikel einzudämmen, ist am Hahn des Beutels, der zum Aufblasen des Beutels mit Atem verwendet wird, ein elektrostatischer Filter angebracht. Alle Teilnehmer erhalten eine Broschüre mit Erläuterungen zu den Zielen und technischen/klinischen Informationen der Studie. Bei jeder Atemprobe werden die Studienteilnehmer gebeten, mindestens 2 Stunden vor der Atemluftentnahme nicht zu rauchen, zu essen, zu trinken (außer Wasser), ihre Zähne zu putzen oder Lippenstift zu verwenden, um das Vorhandensein von Schadstoffmolekülen in der ausgeatmeten Luft zu minimieren.

Die Atemprofilierung erfolgt durch massenspektrometrische Analyse unter Verwendung eines ungezielten Ansatzes. Atemproben werden durch sekundäre Elektrospray-Ionisation – hochauflösende Massenspektrometrie (SESI-HR-MS) unter Verwendung eines hochauflösenden Instruments (LTQ Orbitrap Elite, Thermo Fisher Scientific) profiliert, das mit einer SuperSESI-Ionisationsquelle (Fossiliontech) ausgestattet ist.

Die Datenanalyse basiert auf unserer bisherigen Arbeit (Martínez-Lozano el al., 2015 J Breath Res 9:031001) und wird mit maschinellem Lernen und anderen Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) umgesetzt.

Sobald alle Atemprofile erfasst und analysiert sind, vergleichen die Forscher Daten von Patientinnen mit Brustkrebs und Daten von tumorfreien Probanden, um Methoden und Muster zu identifizieren, mit denen sich die pathologischen Atemproben gezielt identifizieren und von den Kontroll-Atemproben unterscheiden lassen.