小児炎症性腸疾患の診断における糞便揮発性有機化合物の評価 (VOCs)

炎症性腸疾患 (IBD) は、小児期の成長と重要な問題です。 子供の IBD の診断とモニタリングは非常に侵襲的であり、リスク、子供と家族のストレス/不安、および医療リソースの大幅な使用を伴います。 子供、若者、および家族は、非侵襲的な診断検査が NHS の優先事項であると調査員に語っています。

IBD は、原因不明の不治の慢性再発性疾患です。 近年、その頻度は世界中で著しく増加しており、ヨーロッパで最も高い有病率が報告されています (CD では 322/100,000 人口、UC では 505/100,000 )。 特に北半球では、主にクローン病の増加が原因で、子供の発生率が著しく増加しています。 IBD の最大 25% は、小児期または思春期に始まります。

おそらくより多くの感受性遺伝子の遺伝および/または環境トリガーへの早期暴露による早期発症IBDは、成人で発生するものとは異なります。 小児では、炎症は結腸で最も一般的に発生し、CD と UC の区別が複雑になります。 早期発症のCDは男児に多く（成人発症型疾患は女性に多く発生する）、より広範囲に及ぶ傾向があり、上部腸の関与が大きい. 潰瘍性大腸炎の小児における結腸の炎症も、成人よりも広範囲に及ぶ傾向があります。

疑わしいすべての子供の最初のプレゼンテーションでは、上部および下部の腸内視鏡検査 (2 日間の腸洗浄と通常は全身麻酔が必要) と、磁気共鳴腸管造影またはワイヤレス カプセル内視鏡検査による小腸の画像検査が必要です。 深刻な有害事象はまれですが、これらの侵襲的な調査は、子供とその家族にとって非常にストレスが多く、病院のリソースをかなり消費します。 これらの調査を行うと、診断と治療の開始が遅れます。

診療所や病棟で使用できる正確で非侵襲的、迅速かつ費用対効果の高い診断ツールと、CD と UC を区別するためのより良い手段が必要です。 腸の炎症の非特異的マーカーである糞便カルプロテクチン (FC) は、IBD を過敏性腸症候群などの非炎症性腸疾患と区別するために NICE によって推奨されています (https://www.nice.org.uk/guidance/dg11)。患者に近い検査が開発されました (http://www.buhlmannlabs.ch/core/quantum-blue/calprotectin/)。 最近のメタアナリシス (394 IBD/321 非 IBD コントロール) は、0.98 (95% 信頼区間: 0.95-1.0) の子供の IBD の診断における FC のプールされた感度と特異性を報告しました。 および 0.68 (0.50- 0.86) です。 特異度が低いということは、診断までの時間を短縮し、多くの子供が不必要な検査を受けるのを避けるために、特異度の高い代替検査または追加検査が必要であることを示しています。

さまざまな病気の診断とモニタリングにおいて、呼気中の揮発性有機化合物 (VOC) やさまざまな人体組織 (尿、便、血液) からの蒸気の測定に大きな関心が寄せられています。 便から放出される VOC は、便の臭いの原因であり、有機酸、アルコール、エステル、複素環式化合物、アルデヒド、ケトン、およびアルカンを含む低分子量 (<1.5Kd) の多数の炭素ベースの分子で構成されます。 それらは腸粘膜と腸内微生物叢の代謝に起因し、これらのプロセスに対する腸疾患の特定の影響に応じてそれらの量が変化します。

研究者は、食事の日々の変動にもかかわらず、糞便中の VOC が個人内および個人間で長期間にわたって比較的安定しており、糞便サンプルの凍結および保存の影響を受けないことを実証しました。 ガスクロマトグラフィー質量分析 (GC-MS) 分析 (サンプル量、固相マイクロ抽出繊維コーティング、抽出条件 [温度と時間]、およびバイアル容量) のための代謝物抽出のための糞便処理の手順を最適化し、高度な統計分析も開発しました。 VOC プロファイルの決定と比較に必要な方法。

研究者らは、VOCs の分析により、下痢型過敏性腸症候群 (n=30) の成人患者と、活動性 CD (62) および UC (n=48; 感度 94% および 96%、特異度 82%) の成人患者を区別することを示しました。およびそれぞれ 80%; p<0.05)。 成人における我々のデータは、VOC が CD と UC を区別し、クローン病と UC を区別することを強く示唆しています (Ahmed 2013)。 最近の研究では、VOC が成人患者の CD および UC の活動性と非活動性を区別することも示されています (Ahmed 2016)。

これらの有望な発見にもかかわらず、大人と子供の間の IBD の違いと、腸内微生物叢が年齢とともに変化することを考えると、大人に有効な診断テストが必ずしも子供に有効であるとは想定できません。 したがって、この技術は子供でテストする必要があります。 原理研究の証明では、糞便中の VOC は、活動性疾患と寛解期の両方で、IBD の子供と健康な子供を区別しました。 しかし、研究者は、外来患者の設定で、または治療に対する反応を監視する際に、IBDを他の一般的な胃腸障害と区別する際に糞便VOCの有用性を評価した、子供を対象とした以前の研究を認識していません.

クリニックや病棟のベンチトップ機器を使用した新鮮な便サンプル中の VOC の測定は、近い将来可能になります。 リバプール大学は、ポイントオブケア機器の開発に関する知的財産を所有しています。 この技術の開発は、リバプール大学と英国がん研究機関 (後者は膀胱がんと前立腺がんを検出するための尿中の VOC の測定) によってサポートされています。 産業パートナーは、今年の成形と生産の準備が整ったプロトタイプの改良に取り組んでいます。 その目的は、2020/1 に膀胱がんと前立腺がん、2022 年に IBD/過敏性腸症候群向けに、完全にテストされた CE マーク付きのポイントオブケア機器を EU で販売することです。