Analys av flyktiga organiska föreningar med PTR-TOF-MS för screening av luftvägsinfektioner med användning av utandningsluft. (VORTEX 1)

Framväxande luftvägssjukdomar utgör ett globalt hälsahot. Virus som influensa och coronavirus har varit huvudorsaken till pandemier under det senaste århundradet. I allmänhet är effekten av dessa luftvägsinfektioner inte begränsad till pandemirisker. Faktum är att vissa patogener också orsakar säsongsbundna epidemier med en betydande medicinsk och ekonomisk börda. Det är därför avgörande att stärka den globala övervakningen, varningssystemen och den tidiga diagnostiska förmågan för patogener som orsakar luftvägsinfektioner.

Ett lovande och erkänt tillvägagångssätt är analysen av utandningsluft, som innehåller en komplex blandning av flyktiga organiska föreningar (VOC), även känd som "volatilomen".

Volatilomen påverkas av patientens ämnesomsättning, immunförsvar och mikrobiom. Den kan störas av närvaron av en patogen.

En möjlig metod för att studera den mänskliga volatilomen kallas "on-line"-metoden. Bland de teknologier som kan utföra onlineanalys separerar analysatorer som använder TOF (time-of-flight)-teknik joner enligt hastighetsskillnader efter acceleration av en fast potential, och mäter sedan alla mass/laddningsförhållanden samtidigt. De erhållna datan tar formen av ett masspektrum som består av en mängd toppar som representerar överflödet av varje upptäckt kemisk art som finns i utandningen. Känsligheten och mäthastigheten hos instrument som använder PTR-TOF-MS (Proton Transfer Reaction - Time of Flight - Mass spectrometer)-teknik möjliggör realtidsövervakning av utandningsprocessen, vilket gör det möjligt att analysera utandningsluft som en funktion av tid. PTR-TOF-MS-instrument är vanligtvis kompakta i design, vilket gör att de kan användas i miljöer som sjukhusens akutmottagningar eller masscreeningcenter.

Syftet med VORTEX-1-studien är att inkludera patienter som uppvisar tecken/symtom på luftvägsinfektioner, oavsett mikrobiologisk etiologi, för att närma sig en rutinmässig klinisk kontext, och därmed inkludera infektioner av olika virala eller bakteriella ursprung. Dessutom kommer en så kallad "kontroll"-grupp också att provtas, bestående av friska individer (utan luftvägsinfektioner eller allvarliga eller kroniska sjukdomar vid provtagningstillfället).

Parallellt med studien av den kemiska sammansättningen av dessa patienters utandningsluft, och för att ytterligare förstå de faktorer som påverkar volatilomen, krävs en kombinerad explorativ analys av det respiratoriska mikrobiomet, värdens respons vid infektionstillfället och den/de patogen(er) som ansvarar för infektionsepisoden. Hittills finns ingen sådan analys i den vetenskapliga litteraturen, troligen på grund av den tekniska och logistiska komplexiteten i att integrera data från flera källor och bristen på ett multidisciplinärt konsortium med nödvändig expertis.Parallellt med studien av den kemiska sammansättningen av dessa patienters utandningsluft, och för att gå längre i förståelsen av de faktorer som påverkar volatilomen, krävs en kombinerad explorativ analys av det respiratoriska mikrobiomet, värdens respons vid infektionstillfället och den/de patogen(er) som ansvarar för infektionsepisoden. Hittills finns ingen sådan analys i den vetenskapliga litteraturen, troligen på grund av den tekniska och logistiska komplexiteten i att integrera data från flera källor, men också på grund av avsaknaden av ett multidisciplinärt konsortium som kan samla all nödvändig expertis inom samma projekt.

Upptäckten av specifika VOC kan avsevärt förbättra och underlätta diagnostiken av dessa luftvägsinfektioner.

Denna forskning skulle kunna revolutionera diagnostiken av luftvägsinfektioner genom att erbjuda ett snabbt, icke-invasivt och lätt skalbar alternativ till konventionella diagnostiska metoder som PCR-tester, som kräver nasofaryngeal provtagning. Parallellt med studien av den kemiska sammansättningen av dessa patienters utandningsluft, och för att ytterligare förstå de faktorer som påverkar volatilomen, krävs en kombinerad explorativ analys av det respiratoriska mikrobiomet, värdens respons vid infektionstillfället och den/de patogen(er) som ansvarar för infektionsepisoden. Hittills finns ingen sådan analys i den vetenskapliga litteraturen, troligen på grund av den tekniska och logistiska komplexiteten i att integrera data från flera källor och bristen på ett multidisciplinärt konsortium med nödvändig expertis.

Upptäckten av specifika VOC kan avsevärt förbättra och underlätta diagnostiken av dessa luftvägsinfektioner. genom att erbjuda ett snabbt, icke-invasivt och lätt skalbar alternativ till konventionella diagnostiska metoder som PCR-tester.