Vluchtige stoffen in adem- en headspace-analyse - Diagnostische markeringen (Volatolome)

Studie stelt voor om een ​​nieuwe benadering voor de diagnose en monitoring van ziekten te verkennen. De aanpak is gebaseerd op de detectie van vluchtige organische stoffen (VOC's) die worden uitgestoten door de cellen en direct worden gedetecteerd uit weefsel, zoals huid, operatiemateriaal, bloed en uit uitgeademde lucht.

In de literatuur zijn er verschillende rapporten over VOC's die kunnen worden gedetecteerd door middel van gaschromatografie - massaspectrometrie (GC-MS) betekent rechtstreeks uit: (i) de vrije ruimte van tbc-cellen (d.w.z. het mengsel van vluchtige biomarkers die boven de tbc-cellen in een verzegeld vat); (ii) de uitgeademde adem of (iii) uit urine. Nakhleh et al. toonden uitstekende resultaten bij de detectie van de ziekte tuberculose door gebruik te maken van een nanosensorarray en bereikten 90% gevoeligheid, 93% specificiteit en 92% nauwkeurigheid bij het onderscheid tussen gezonde en zieke patiënten met behulp van elektronische neusapparaten met een enkele sensor. Geen van de gerapporteerde onderzoeken identificeerde de voorlopige herkenning van de aan tuberculose gerelateerde VOC's en kwantificeerde de concentratieverschillen tussen monsters van zieke en gezonde controles. Nader onderzoek van de uitgeademde tuberculose-gerelateerde VOS door middel van GC-MS zal de kennis verbeteren en tegelijkertijd helpen om het ontwerp van de nanosensorarray te verbeteren.

Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat VOS-patronen die door ziekte zijn beoordeeld, via de huid kunnen worden overgedragen, en daarom kan de huid worden gebruikt als bron voor het opsporen en identificeren van ziekten. Het principe van deze detectiebenadering is dat ziektegerelateerde veranderingen door uitwisseling via het bloed worden weerspiegeld in meetbare veranderingen in de huid. Bovendien hebben verschillende onderzoeken gesuggereerd dat de VOS-niveaus zelfs in de vroege stadia van de ziekte verhoogd zijn, omdat ze een verandering in de chemie van het menselijk lichaam weerspiegelen (als gevolg van de ontwikkeling van een ziektetoestand), in plaats van de hoeveelheid geïnfecteerde cellen. . Aanvullende studies hebben aangetoond dat VOC's binnen enkele minuten nadat ze in het geïnfecteerde deel van het menselijk lichaam zijn opgedoken, op de huid kunnen worden uitgestoten. Wat vooral belangrijk is aan deze benadering, is dat elk type (infectie)ziekte zijn eigen unieke patroon van VOC's heeft, en daarom zou de aanwezigheid van één (infectie)ziekte andere ziektetypes niet screenen. Desalniettemin is de detectie van VOC's van tuberculose door de huid, voor zover ons bekend, nog niet onderzocht. Bovendien zijn alle onderzoeken gericht op huid-VOC's uitgevoerd met behulp van spectrometrie en spectroscopietechnieken. In enkele gevallen werden elektronische neusapparaten gebruikt. Deze technieken zijn krachtige hulpmiddelen voor het opsporen van VOC's. Tot op heden wordt het gebruik van deze technieken echter belemmerd door de behoefte aan matig tot zeer dure apparatuur, de hoge mate van expertise die nodig is om dergelijke instrumenten te bedienen, de snelheid die nodig is voor bemonstering en analyse, en de behoefte aan preconcentratietechnieken. Om ervoor te zorgen dat VOS-huidtesten en ademtesten van tuberculose op grote schaal worden gebruikt in de klinische praktijk, moeten er verschillende vorderingen worden gemaakt in de kennis van tuberculosespecifieke VOS en de ontwikkeling van sensoren. Nanodeeltjes met flexibele sensoren, gebaseerd op organische films, zullen eerder een klinisch diagnostisch hulpmiddel worden, omdat ze aanzienlijk kleiner, gebruiksvriendelijker en aanzienlijk goedkoper zijn.

In de afgelopen jaren hebben uitgebreide onderzoeken uitstekende gegevens opgeleverd voor het gebruik van VOC's uit uitgeademde lucht als hulpmiddel voor de diagnose van maagkanker. In een van de grootste onderzoeken uitgevoerd door Chinese en Letse centra, kon maligniteit worden geïdentificeerd met 89% sensitiviteit en 90% specificiteit na kruisvalidatie, ongeacht belangrijke verstorende factoren bij maagpatiënten zoals tabaks- of alcoholgebruik en H. pylori-infectie . Een ademtest voor GC-stadiëring zou ook kunnen worden aangetoond door stadium I&II-kankers te onderscheiden van stadium III&IV-kankers met 89% sensitiviteit en 94% specificiteit. Deze studies maakten gebruik van zowel massaspectometrie als nanosensortechnologieën. De meest recente studie gepubliceerd in het ASC Nano-tijdschrift in januari 2017 rapporteerde over uitgebreider gebruik van nanoarry-sensoren bij ademanalyse, blinde experimenten toonden aan dat 86% nauwkeurigheid kon worden bereikt met de kunstmatig intelligente nanoarray, waardoor zowel detectie als discriminatie tussen de verschillende onderzochte ziektetoestanden mogelijk was (chronisch nierfalen, idiopathische ziekte van Parkinson, atypisch parkinsonisme, multiple sclerose, ziekte van Crohn, colitis ulcerosa, prikkelbare darmsyndroom, pulmonale arteriële hypertensie, pre-eclampsie bij zwangere vrouwen, hoofd-halskanker, longkanker, colorectale kanker, blaaskanker, nierkanker, prostaatkanker, maagkanker en eierstokkanker. Analyse van de kunstmatig intelligente nanoarray toonde ook aan dat elke ziekte zijn eigen unieke ademafdruk heeft en dat de aanwezigheid van één ziekte andere niet zou uitsluiten.

Daarom is deze studie bedoeld om VOS-detectietechnologieën te testen als diagnostische en monitoringtools voor spijsverteringskanaal en infectieziekten.