Breath test: ricerca sulla griglia per le malattie

Dott. Andrea Bannert è in dal 2013. Il dottore in biologia e editore di medicina ha inizialmente svolto ricerche in microbiologia ed è l'esperto del team sulle piccole cose: batteri, virus, molecole e geni.Lavora anche come freelance per Bayerischer Rundfunk e varie riviste scientifiche e scrive romanzi fantasy e storie per bambini.

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Il tuo respiro è uno specchio della tua salute: migliaia di indicatori ti dicono cosa hai mangiato, se hai fumato o quali malattie sono dormienti in te. I nasi ottici potrebbero aiutare a identificare le malattie pericolose molto presto in futuro. Anche il cancro.

Il polmone umano è un organo enorme - la sua superficie totale: 100 metri quadrati. Ciò consente un vivace scambio tra aria respirabile e sangue. Nei polmoni, non è solo il sangue ad essere ossigenato. Negli alveoli, l'aria è anche carica di tutti i tipi di sostanze dal sangue. L'aria espirata diventa così un'impronta caratteristica del metabolismo umano. Più di 3000 molecole diverse ronzano al suo interno.

Spioni ottici

Ippocrate usava il suo naso a scopo diagnostico 2500 anni fa: l'odore di ammoniaca era segno di insufficienza epatica o renale e chiunque avesse sentito odore di pane fresco dalla bocca potrebbe aver avuto il tifo. Oggi prendono il sopravvento i nasi da fiuto ottici. Possono fornire indicazioni iniziali su malattie come asma, diabete, problemi al fegato e ai reni, varie malattie infettive o tumori come il cancro ai polmoni o al seno. E prima dei metodi precedenti - e molto più piacevole per il paziente. Perché tutto ciò che deve fare è soffiare in un tubo. Come l'etilometro per strada.

Perché funziona? Per alcune malattie c'è un marcatore specifico nell'aria espirata: molto ossido nitrico rivela l'asma, per esempio, nei malati di cancro al seno il respiro è arricchito di pentano, nei pazienti di cancro ai polmoni con acetaldeide. "Spesso, tuttavia, sono le combinazioni di diverse molecole che sono caratteristiche di una certa malattia", spiega il prof. Boris Mizaikoff dell'Istituto di chimica analitica e bioanalitica dell'Università di Ulm in un'intervista a Tali combinazioni di marcatori esistono per molte più malattie di quanto precedentemente noto. Tuttavia, dovrebbero prima essere decifrati pezzo per pezzo.

Impronta digitale del gas respiratorio

Mizaikoff e il suo team stanno attualmente lavorando a un metodo di misurazione per l'aria respirabile che è particolarmente sensibile e può essere confezionato in piccole confezioni. "Un tale dispositivo di misurazione che potrebbe essere utilizzato in uno studio medico sarebbe quindi delle dimensioni del palmo della tua mano." I dispositivi precedenti sono troppo ingombranti e troppo costosi, quindi non sono adatti per l'uso di routine.

Con il sistema di misurazione di Mizaikoff, l'aria respirabile viene irradiata con luce infrarossa. Ciò fa vibrare le molecole nel gas respiratorio. E ogni molecola vibra in modo diverso, a seconda di come è strutturata. "Questa è chiamata la caratteristica impronta digitale a infrarossi della molecola", afferma Mizaikoff. Con il metodo è possibile misurare diversi gas in tracce con un'elevata sensibilità di rilevamento in pochi minuti.

Sensibile come la mammografia

I ricercatori di Ulm vogliono testare la loro metodologia di misurazione per i pazienti con cancro al seno a lungo termine. Il più grande vantaggio: l'analisi dei gas respirabili risparmia alle donne l'esposizione alle radiazioni di una mammografia. Inoltre, il seno non deve essere schiacciato tra le lastre radiografiche, il che può essere molto scomodo per il paziente. E: anche i giorni di attesa per il risultato sarebbero un ricordo del passato con il test di sniffing a infrarossi.

In un primo test, l'analisi ha diagnosticato correttamente il 70-80 percento delle donne utilizzando piccole molecole volatili, ma utilizzando ancora metodi di misurazione di laboratorio. Un precedente studio di scienziati americani ha ottenuto un risultato altrettanto buono con un diverso sistema di misurazione: 48 pazienti su 51 sono stati identificati correttamente. Ciò significa che il test del respiro può facilmente tenere il passo con lo screening mammografico in termini di valore informativo.

Tuttavia, Mizaikoff ei suoi colleghi vogliono migliorare ulteriormente il loro metodo, combinandolo con altri metodi di misurazione, come la misurazione della fluorescenza. I ricercatori sperano di poter girare di nuovo energicamente la vite della sensibilità. "Se a un certo punto puoi misurare differenze molto piccole, non solo potresti provare la malattia da solo, ma anche controllare il successo del trattamento con questo esame delicato", spera Mizaikoff.

Nutrizione del fattore dirompente

Tuttavia, c'è ancora un problema: il gas respiratorio non è influenzato solo dalle malattie. Anche molti altri fattori giocano un ruolo: ad esempio, cosa hai mangiato, se fumi o no, quale aria ambiente hai respirato o se la tua circolazione è cambiata.

"Il sistema deve imparare a differenziare tali cause dalle informazioni rilevanti per la malattia", afferma Mizaikoff. Nella fase successiva, i ricercatori vogliono alimentare il sistema di misurazione con i dati di un gran numero di soggetti di prova. "Per i nostri studi clinici non abbiamo solo bisogno di persone malate e non malate, ma anche di quanti più stili di vita possibili in entrambi i gruppi in termini di dieta, fumo e altri fattori".

Soffia una volta, per favore

Ci vorranno ancora alcuni anni prima che il puff test del medico diventi un esame di routine. "Per i cambiamenti che sono più facili da misurare, potrebbe essere tra un anno o due", afferma Mizaikoff. Un esempio è il test di funzionalità epatica che i ricercatori hanno già testato con successo sui topi: gli animali sono stati nutriti con glucosio con atomi di carbonio marcati nel loro cibo. Se il glucosio viene metabolizzato, il misuratore a infrarossi riconosce il segno nel respiro. E fornisce una misura diretta di quanto bene stia funzionando il fegato.

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