Nový tester k diagnostice chorob z jediného vydechnut

Bude jim k tomu stačit rychlá analýza jejich exspirovaného vzduchu díky novému, nenákladnému a neinvazivnímu analyzátoru dechu vyvinutého vědci v Izraeli.

Diagnostické techniky založené na analýze vzorků dechu byly již v minulosti demonstrovány, ale dosud nebyl předložen vědecký důkaz pro hypotézu, že různé a vzájemně nesouvisející nemoci jsou charakteristické odlišnými chemickými dechovými „signaturami“. Dosud vyvinuté technologie byly omezeny pouze na detekci malého počtu klinických obtíží bez diagnostického rozlišení mezi nesouvisejícími onemocněními.

Studie prováděná na více než 1400 pacientech zahrnovala 17 různých a vzájemně nesouvisejících chorob: ca plic, kolorektální karcinom, karcinom hlavy a krku, ca ovarií, karcinom močového měchýře, ca prostaty, renální karcinom, ca žaludku, Crohnovu chorobu, ulcerózní kolitidu, syndrom dráždivého tračníku, Parkinsonovu nemoc, roztroušenou sklerózu, plicní hypertenzi, preeklampsii a chronické onemocnění ledvin.

Investigátoři pod vedením profesora Hossama Haicka z Technion - Israel Institute of Technology v Izraeli testovali chemické složení vzorků dechu pomocí uznávané analytické metody (hmotnostní spektrometrie), což umožnilo přesnou kvantitativní detekci chemických sloučenin, které byly ve vzorku obsaženy. Identifikovali 13 chemických látek v různých sloučeninách u všech 17 chorob.

"Každé z těchto onemocnění se vyznačuje unikátním „otiskem prstu,“ který představuje odlišnou chemickou kompozici těchto 13 chemických látek," řekl Haick. "Stejně jako každý z nás má unikátní otisk prstu, který nás odlišuje od ostatních, i každá nemoc má svůj „chemický podpis“, který ji odlišuje od ostatních chorob a od normálního zdravotního stavu. Tyto pachové signatury jsou to, co nám umožňuje identifikovat onemocnění pomocí diagnostické technologie, kterou jsme vyvinuli, " uvedl Haick.

Nová technologie byla nazvána "nanoarray s umělou inteligencí". Nanočip umožňuje rychlou a nenákladnou diagnostiku a klasifikaci nemocí založenou na odběru vzorku pacientova exspirovaného vzduchu a na následné analýze dat získaných ze senzorů pomocí umělé inteligence. Některé z těchto senzorů obsahují vrstvy zlatých nanočástic, jiné jsou tvořeny sítěmi karbonových nanotrubic potažených organickou vrstvou pro účely snímání a identifikace.

Tým také hodnotil účinnost tohoto inteligentního nanočipu a zkoumal i vliv různých faktorů jako je pohlaví, věk, kouření a geografická lokalita. Zjistil, že jejich vliv na složení vzorku je zanedbatelný a nevede k nežádoucím změnám v sensitivitě nanočipu.

"Každý ze senzorů reaguje na širokou škálu komponent v exspirovaném vzduchu a integrovaná umělá inteligence poskytuje podrobná data o unikátních dechových signaturách charakteristických pro různé choroby," poznamenal Haickův kolega Morad Nakhleh.

"Náš systém detekuje různé choroby s průměrnou přesností 86 procent," dodali s tím, že se jedná o nový a slibný směr pro diagnostiku nemocí, který se vyznačuje nejen značnou přesností, ale také nízkými náklady, nízkou spotřebou elektrické energie, miniaturizací, komfortem a možností snadného opakování testu.

Vzorky byly pro studii odebírány v období od ledna 2011 do června 2014 v devíti lékařských centrech v pěti zemích: v Izraeli, Francii, USA, Lotyšsku a Číně.