Analyse van vluchtige organische verbindingen met PTR-TOF-MS voor screening van luchtweginfecties met uitgeademde lucht. (VORTEX 1)

Opkomende luchtwegaandoeningen vormen een wereldwijde bedreiging voor de gezondheid. Virussen zoals influenza en coronavirussen zijn de afgelopen eeuw de belangrijkste oorzaak van pandemieën geweest. Over het algemeen is de impact van deze luchtweginfecties niet beperkt tot pandemierisico's. Sommige pathogenen veroorzaken inderdaad ook seizoensgebonden epidemieën met een aanzienlijke medische en economische last. Het is daarom essentieel om wereldwijde surveillance, waarschuwingssystemen en vroege diagnostische capaciteiten voor pathogenen die verantwoordelijk zijn voor luchtweginfecties te versterken.

Een veelbelovende en erkende aanpak is de analyse van uitgeademde lucht, die een complex mengsel van vluchtige organische stoffen (VOC's) bevat, ook wel bekend als het "volatiloom".

Het volatiloom wordt beïnvloed door het metabolisme, het immuunsysteem en het microbioom van de patiënt. Het kan verstoord raken door de aanwezigheid van een pathogeen.

Een mogelijke aanpak om het menselijk volatiloom te bestuderen wordt de "online" methode genoemd. Onder de technologieën die online analyse kunnen uitvoeren, scheiden analysers die TOF (time-of-flight) technologie gebruiken ionen volgens snelheidsverschillen na versnelling door een vast potentiaal, en meten vervolgens alle massa/lading verhoudingen gelijktijdig. De verkregen gegevens nemen de vorm aan van een massaspectrum bestaande uit een veelvoud aan pieken die de abundantie vertegenwoordigen van elke gedetecteerde chemische soort in de uitademing. De gevoeligheid en meetsnelheid van instrumenten die PTR-TOF-MS (Proton Transfer Reaction - Time of Flight - Mass spectrometer) technologie gebruiken, maken real-time monitoring van het uitademingsproces mogelijk, waardoor het mogelijk wordt uitgeademde lucht als functie van tijd te analyseren. PTR-TOF-MS instrumenten zijn meestal compact van ontwerp, waardoor ze kunnen worden ingezet in omgevingen zoals ziekenhuis spoedeisende hulpafdelingen of massa screeningscentra.

Het doel van de VORTEX-1 studie is om patiënten met tekenen/symptomen van luchtweginfecties op te nemen, ongeacht de microbiologische etiologie, om een routinematige klinische context te benaderen, waardoor infecties van verschillende virale of bacteriële oorsprong worden opgenomen. Daarnaast zal ook een zogenaamde "controle" groep worden bemonsterd, bestaande uit gezonde proefpersonen (zonder luchtweginfecties of ernstige of chronische pathologieën op het moment van bemonstering).

Parallel aan de studie van de chemische samenstelling van de uitgeademde lucht van deze patiënten, en om ons begrip van de factoren die het volatiloom beïnvloeden te verdiepen, is een gecombineerde verkennende analyse van het respiratoire microbioom, de gastheerrespons op het moment van infectie en het/de pathogeen(en) verantwoordelijk voor de infectieuze episode vereist. Tot op heden bestaat een dergelijke analyse niet in de wetenschappelijke literatuur, waarschijnlijk vanwege de technische en logistieke complexiteit van het integreren van gegevens uit meerdere bronnen en het ontbreken van een multidisciplinair consortium met de nodige expertise.Parallel aan de studie van de chemische samenstelling van de uitgeademde lucht van deze patiënten, en om verder te gaan in het begrijpen van de factoren die het volatiloom beïnvloeden, is een gecombineerde verkennende analyse van het respiratoire microbioom, de gastheerrespons op het moment van infectie en het/de pathogeen(en) verantwoordelijk voor de infectieuze episode vereist. Tot op heden bestaat een dergelijke analyse niet in de wetenschappelijke literatuur, waarschijnlijk vanwege de technische en logistieke complexiteit van het integreren van gegevens uit meerdere bronnen, maar ook vanwege de afwezigheid van een multidisciplinair consortium in staat om alle nodige expertise binnen hetzelfde project samen te brengen.

De detectie van specifieke VOC's zou de diagnose van deze luchtweginfecties aanzienlijk kunnen verbeteren en vergemakkelijken.

Dit onderzoek zou de diagnose van luchtweginfecties kunnen revolutioneren door een snelle, niet-invasieve en gemakkelijk schaalbare alternatief te bieden voor conventionele diagnostische methoden zoals PCR-tests, die nasofaryngeale bemonstering vereisen. Parallel aan de studie van de chemische samenstelling van de uitgeademde lucht van deze patiënten, en om ons begrip van de factoren die het volatiloom beïnvloeden te verdiepen, is een gecombineerde verkennende analyse van het respiratoire microbioom, de gastheerrespons op het moment van infectie en het/de pathogeen(en) verantwoordelijk voor de infectieuze episode vereist. Tot op heden bestaat een dergelijke analyse niet in de wetenschappelijke literatuur, waarschijnlijk vanwege de technische en logistieke complexiteit van het integreren van gegevens uit meerdere bronnen en het ontbreken van een multidisciplinair consortium met de nodige expertise.

De detectie van specifieke VOC's zou de diagnose van deze luchtweginfecties aanzienlijk kunnen verbeteren en vergemakkelijken. door een snelle, niet-invasieve en gemakkelijk schaalbare alternatief te bieden voor conventionele diagnostische methoden zoals PCR-tests.