Implementatie van breathomics in ziekte en gezondheid

Reeds in de oudheid werd aangenomen dat geur verwant was met ziekte en gezondheid. De adem bevat zowel vluchtige organische componenten (VOCs), niet volatiele componenten (uitgeademd consensaat (EBC)) alsook partikels (PEx). Deze omvatten metabolieten, signaalmolecules, cellulaire structurele afbraakcomponenten die gerelateerd zijn aan het metabolisme van het individu. Hun vorming wordt bevorderd door (patho)fysiologische processen zoals inflammatie, infectie of carcinogenese. Na vrijstelling van ademcomponenten in het lichaam, worden deze naar de longen gevoerd via het bloed, waar ze worden uitgeademd. De moleculaire samenstelling van VOCs en EBC, zijn met andere woorden gelinkt aan zowel systemische als lokale processen in de luchtwegen, waar PEx specifiek de samenstelling weerspiegelt van het vocht in de kleine luchtwegen. Gezien volatiele componenten worden geoormerkt als ziekteverwekker, wordt de moleculaire "–omics" analyse van adem (breathomics) een onvermijdelijk instrument om ziekte en gezondheid op een niet-invasieve manier te monitoren. De VOCs komen niet alleen voor in de adem, maar worden ook vrijgesteld uit de huid, urine, bloed, speeksel, feces en moedermelk. Al deze componenten vormen het humane volatiloom. Er zijn reeds meer dan 1000 VOCs geïdentificeerd in de adem, behorend tot verschillende chemische klassen waaronder alkanen (de meest prevalente), ketonen, terpenen, heterocyclische en aromatische componenten. De vluchtige en niet vluchtige componenten in de adem zijn reeds veelvuldig onderzocht als veelbelovende biomerkers voor astma, nier- en leverziekten, longkanker, chronisch longlijden, longontsteking, of metabole ziekten. De adem testen kunnen ook gebruikt worden om specifieke enzymfunctionaliteit na te gaan door het uitademen van 13C-gelabelde metabolieten. Daarnaast kunnen VOCs ook ontstaan uit exogene processen, zoals na inname van voedsel of medicatie of door het inademen van chemische stoffen, het zogeheten exposoom. Het bestuderen van deze matrix laat toe om de blootstelling, opname en eliminatie van toxische stoffen te bestuderen en op die manier pathogenese in kaart te brengen. Daarnaast kan in het EBC informatie gewonnen worden rond blootstelling aan nanopartikels en zware metalen, en kunnen merkers voor oxidatieve stress en inflammatie worden bestudeerd als merkers voor luchtverontreiniging. Ademanalyse, en meer algemeen het humane volatiloom, werd reeds meer dan 40 jaar geleden voor het eerst beschreven. Sindsdien is er een belangrijke technologische en methodologische vooruitgang geboekt. VOCs kunnen worden geanalyseerd via zowel chemische analyse als patroonherkenning. Daarom wordt in dit project gebruik gemaakt van gaschromatografie-massaspectrometrie als sensortechnologie (MCC/IMS, FAIMS, SIFT-MS). Daarnaast zullen niet vluchtige componenten in EBC worden geanalyseerd met vloeistof chromatografie-massaspectrometrie. Deze analyses genereren een grote hoeveelheid data, die met gesuperviseerde en niet-gesuperviseerde data mining technieken zal worden geanalyseerd. Hoewel de adem matrix zeer interessant is als niet invasief medium, is er nog een grote nood aan validatie en een verbeterde gevoeligheid in het proces van staalname tot verwerking. Met dit project zal adem innovatief worden bestudeerd en geanalyseerd door middel van een volledige moleculaire profilering, inclusief karakterisatie en kwantificatie van vluchtige en niet vluchtige componenten zowel in vivo in patiënten en gezonde personen voor diagnose en monitoring van ziekte, maar ook ex vivo in experimentele cel modellen en in diermodellen om de biologische evidentie te bepalen. De toepassingen van dit project zijn dan ook veelvuldig, gaande van medisch/toxicologische toepassingen voor niet invasieve detectie en monitoring van ziekte in mensen, naar onderzoek naar de vrijstelling in cellijnen of planten.

Trefwoorden:LONGFUNCTIE

Disciplines:Respiratoire geneeskunde