Illékony anyagok a légzés- és fejtérelemzésben – Diagnosztikai markerek (Volatolome)

A tanulmány új megközelítést javasol a betegségek diagnosztizálására és monitorozására. A megközelítés a sejtekből kibocsátott illékony szerves vegyületek (VOC) kimutatásán alapul, és közvetlenül a szövetből, például bőrből, műtéti anyagból, vérből, valamint a kilélegzett leheletből detektálható.

Az irodalomban számos jelentés található a VOC-król, amelyek gázkromatográfiával kimutathatók – tömegspektrometria (GC-MS) azt jelenti, hogy közvetlenül: (i) a TB-sejtek fejteréből (vagyis a TB-sejtek felett csapdába esett illékony biomarkerek keverékéből) lezárt edény); (ii) a kilélegzett lehelet vagy (iii) a vizelet. Nakhleh és munkatársai kiváló eredményeket mutattak a tuberkulózis betegség kimutatásában nanoszenzoros tömb használatával, és 90%-os érzékenységet, 93%-os specificitást és 92%-os pontosságot értek el az egészséges és beteg betegek megkülönböztetésében, egyetlen érzékelővel ellátott elektronikus orrkészülékkel. A közölt tanulmányok egyike sem azonosította a tuberkulózissal összefüggő VOC-k kísérleti felismerését, és számszerűsítette a beteg és egészséges kontrollokból származó minták koncentrációbeli különbségeit. A kilélegzett légúti tuberkulózishoz kapcsolódó VOC további vizsgálata GC-MS eszközökkel javítja a tudást, és egyben segít a nanoszenzoros tömb kialakításának fejlesztésében.

Számos tanulmány kimutatta, hogy a betegségre minősített VOC-mintázatok átvihetők a bőrön keresztül, és ezért a bőr forrásként használható a betegségek kimutatására és azonosítására. Ennek a kimutatási megközelítésnek az az elve, hogy a betegséggel összefüggő változások a bőrben mérhető változásokban tükröződnek a véren keresztüli csere révén. Emellett több tanulmány is azt sugallja, hogy a VOC-szintek már a betegség korai szakaszában is megemelkednek, mert nem a fertőzött sejtek mennyiségében, hanem az emberi test kémiájában bekövetkező változást tükrözik (a betegség kialakulásának eredményeként). . Kiegészítő vizsgálatok kimutatták, hogy a VOC-k perceken belül kikerülhetnek a bőrbe, miután megjelentek az emberi test fertőzött részében. Ami ebben a megközelítésben különösen fontos, az az, hogy minden (fertőző) betegségtípusnak megvan a maga egyedi VOC-mintázata, és ezért egy (fertőző) betegség jelenléte nem szűrne más betegségtípusokat. Ennek ellenére legjobb tudomásunk szerint a tuberkulózis VOC-k bőrön keresztüli kimutatását még nem vizsgálták. Ezen túlmenően, minden, a bőr VOC-ját célzó vizsgálatot spektrometriai és spektroszkópiai technikák segítségével végeztek. Néhány esetben elektronikus orrkészüléket használtak. Ezek a technikák hatékony eszközök a VOC kimutatására. Mindazonáltal ezeknek a technikáknak a használatát a mai napig hátráltatta a mérsékelten és nagyon drága berendezések iránti igény, az ilyen műszerek működtetéséhez szükséges magas szintű szakértelem, a mintavételhez és elemzéshez szükséges sebesség, valamint az előkoncentrációs technikák szükségessége. Ahhoz, hogy a VOC bőrtesztet és a tuberkulózis kilégzési tesztjét széles körben alkalmazzák a klinikai gyakorlatban, számos előrelépésre van szükség a tuberkulózis-specifikus VOC-k ismerete és az érzékelők fejlesztése terén. A rugalmas szenzorokat tartalmazó, szerves filmekre épülő nanorészecskék nagyobb valószínűséggel válnak klinikai diagnosztikai eszközzé, mert lényegesen kisebbek, könnyebben használhatóak és lényegesen olcsóbbak.

Az elmúlt években átfogó tanulmányok kiváló adatokat mutattak ki a kilégzett levegőből származó VOC-k gyomorrák diagnosztizálásának eszközeként történő felhasználására vonatkozóan. A kínai és lett központok által végzett egyik legnagyobb tanulmányban a rosszindulatú daganatot 89%-os szenzitivitással és 90%-os specificitással lehetett azonosítani a keresztvalidációt követően, függetlenül a gyomorbetegek fontos zavaró tényezőitől, mint például a dohányzás vagy az alkoholfogyasztás és a H. pylori fertőzés. . A GC stádium meghatározására szolgáló kilégzési teszt az I. és II. stádiumú rákos megbetegedések és a III. és IV. stádiumú rákok megkülönböztetésével is kimutatható, 89%-os szenzitivitással és 94%-os specificitással. Ezek a vizsgálatok mind tömegspektometriát, mind nano-szenzoros technológiákat alkalmaztak. A legutóbbi, az ASC Nano folyóiratban 2017 januárjában publikált tanulmány a nanoarry érzékelők légzésanalízisben való szélesebb körű alkalmazásáról számolt be. A vakkísérletek kimutatták, hogy a mesterségesen intelligens nanotömb segítségével 86%-os pontosság érhető el, ami lehetővé teszi a különböző vizsgált betegségek észlelését és megkülönböztetését. (krónikus veseelégtelenség, idiopátiás Parkinson-kór, atipikus Parkinson-kór, sclerosis multiplex, Crohn-betegség, colitis ulcerosa, irritábilis bél szindróma, pulmonális artériás hipertónia, preeclampsia terhes nőknél, fej-nyaki rák, tüdőrák, vastag- és végbélrák, hólyagrák, veserák, prosztatarák, gyomorrák és petefészekrák. A mesterségesen intelligens nanoarray elemzése azt is kimutatta, hogy minden betegségnek megvan a maga egyedi leheletlenyomata, és az egyik betegség jelenléte nem szűri ki a többit.

Ezért ennek a tanulmánynak az a célja, hogy tesztelje az illékony szerves vegyületeket detektáló technológiákat, mint diagnosztikai és monitorozó eszközöket az emésztőrendszer és a fertőző betegségek számára.