소아 염증성 장질환 진단에서 분변 휘발성 유기화합물의 평가 (VOCs)

염증성 장 질환(IBD)은 어린 시절에 점점 커지고 있는 중요한 문제입니다. 어린이의 IBD 진단 및 모니터링은 매우 침습적이며 어린이와 가족의 위험, 스트레스/불안, 의료 자원의 상당한 사용을 동반합니다. 어린이, 청소년 및 가족들은 비침습적 진단 테스트가 NHS의 우선 순위라고 수사관들에게 말했습니다.

IBD는 병인이 알려지지 않은 난치성 만성 재발성 질환입니다. 그 빈도는 유럽에서 보고된 가장 높은 유병률(CD의 경우 322/100,000 인구, UC의 경우 505/100,000)로 최근 몇 년 동안 전 세계적으로 현저하게 증가했습니다. 크론병의 증가로 인해 특히 북반구의 소아에서 현저히 증가된 발병률이 나타났습니다. IBD의 최대 25%는 아동기 또는 청소년기에 시작됩니다.

더 많은 감수성 유전자의 유전 및/또는 환경 유발 요인에 대한 조기 노출로 인한 조기 발병 IBD는 성인에서 발생하는 것과 다릅니다. 소아에서 염증은 CD와 UC 사이의 분화를 복잡하게 하는 결장에서 가장 흔하게 발생합니다. 조기 발병 CD는 남아에서 더 일반적이며(반면 성인 발병 질병은 여성에서 더 일반적으로 발생함) 상부 장의 침범이 많을수록 더 광범위해지는 경향이 있습니다. UC 어린이의 결장 염증은 성인보다 더 광범위한 경향이 있습니다.

의심되는 모든 소아의 초기 내원 시, 상부 및 하부 장 내시경(2일간의 장 세척 및 일반적으로 전신 마취 필요) 및 자기 공명 장조영술 또는 무선 캡슐 내시경 검사를 통한 소장 영상 촬영이 필요합니다. 심각한 부작용은 흔하지 않지만 이러한 침습적 조사는 어린이와 그 가족에게 큰 스트레스를 주고 상당한 병원 자원을 소모합니다. 이러한 조사를 수행하면 진단 및 치료 시작이 지연됩니다.

클리닉이나 병동 환경에서 사용할 수 있는 정확하고 비침습적이며 신속하고 비용 효율적인 진단 도구와 UC와 CD를 구별하는 더 나은 수단이 필요합니다. 과민성 대장 증후군(https://www.nice.org.uk/guidance/dg11)과 같은 비염증성 장 질환과 IBD를 구별하기 위해 NICE에서 장 염증의 비특이적 마커인 대변 칼프로텍틴(FC)을 권장합니다. 근거리 환자 검사가 개발되었습니다(http://www.buhlmannlabs.ch/core/quantum-blue/calprotectin/). 최근의 메타 분석(394 IBD/321 비IBD 대조군)은 0.98(95% 신뢰 구간: 0.95-1.0)의 어린이 IBD 진단에서 FC의 풀링된 민감도 및 특이성을 보고했습니다. 및 0.68(0.50-0.86) 각각. 낮은 특이도는 진단 시간을 줄이고 불필요한 검사를 받는 많은 어린이를 피하기 위해 더 높은 특이성을 가진 대체 또는 추가 검사가 필요함을 나타냅니다.

광범위한 질병의 진단 및 모니터링에서 다양한 인간 조직(소변, 대변, 혈액)의 호흡 및 증기에서 휘발성 유기 화합물(VOC)을 측정하는 데 큰 관심이 있습니다. 대변에서 방출되는 VOC는 대변 냄새의 원인이 되며 유기산, 알코올, 에스테르, 헤테로사이클릭 화합물, 알데히드, 케톤 및 알칸을 포함하여 저분자량(<1.5Kd)의 많은 수의 탄소 기반 분자로 구성됩니다. 그것들은 장 점막과 장내 미생물총의 신진대사에 기인하며 장 질병이 이러한 과정에 미치는 특정 영향에 따라 풍부도가 변합니다.

조사자들은 대변 VOC가 매일 식단의 변화에도 불구하고 개인 내 및 개인 간에 시간이 지남에 따라 상대적으로 안정적이며 대변 샘플의 동결 및 보관에 의해 영향을 받지 않는다는 것을 입증했습니다. 가스크로마토그래피-질량분석법(GC-MS) 분석을 위한 대사산물 추출을 위한 대변 처리 절차(시료 부피, 고체상 미세 추출 섬유 코팅, 추출 조건[온도 및 시간] 및 바이알 부피)를 최적화하고 고급 통계 분석법도 개발했습니다. VOC 프로파일을 결정하고 비교하는 데 필요한 방법.

조사자들은 VOC 분석이 설사 우세형 과민성 대장 증후군(n=30)을 가진 성인 환자를 활동성 CD(62) 및 UC(n=48, 민감도 94% 및 96%, 특이도 82%)와 구분한다는 것을 보여주었습니다. 및 각각 80%, p<0.05). 성인에 대한 우리의 데이터는 VOC가 CD를 UC와 구별하고 크론 대장염을 UC와 구별함을 강력하게 시사합니다(Ahmed 2013). 보다 최근 연구에 따르면 VOC는 성인 환자의 활성 및 비활성 CD와 UC도 구별합니다(Ahmed 2016).

이러한 고무적인 결과에도 불구하고 성인과 어린이의 IBD 차이와 장내 미생물군이 연령에 따라 변한다는 점을 고려할 때 성인에게 효과적인 진단 검사가 반드시 어린이에게 효과가 있다고 가정할 수는 없습니다. 따라서 이 기술은 어린이에게 테스트가 필요합니다. 원리 증명 연구에서 분변 VOC는 IBD가 있는 어린이를 활동성 질병 및 완화 기간 동안 건강한 어린이와 구별했습니다. 그러나 연구자들은 외래 환자 환경에서 IBD를 다른 일반적인 위장 장애와 구별하거나 치료에 대한 반응을 모니터링하는 데 대변 VOC의 유용성을 평가한 어린이에 대한 이전 연구를 알지 못합니다.

클리닉이나 병동의 벤치탑 장비를 사용하여 신선한 대변 샘플의 VOC를 측정하는 것이 가까운 장래에 가능할 것입니다. University of Liverpool은 POC(point-of-care) 기기 개발을 위한 지적 재산을 소유하고 있습니다. 이 기술의 개발은 University of Liverpool과 Cancer Research UK(후자는 방광암과 전립선암을 감지하기 위해 소변에서 VOC를 측정함)의 지원을 받습니다. 업계 파트너들은 올해 몰딩 및 생산 준비가 된 프로토타입을 다듬는 작업에 참여하고 있습니다. 목표는 2020/1년에 방광암 및 전립선암에 대해, 2022년에 IBD/과민성 대장 증후군에 대해 EU에서 완전히 테스트되고 CE 마크가 있는 현장 진료 기기를 판매하는 것입니다.