Ontwikkelen van een nieuwe point-of-care COVID-19 screening gebaseerd op volatiloom analyse van uitgeademde lucht.

Achtergrond: Het gebrek aan snelle detectie van SARS-CoV-2 infectie tijdens de huidige COVID-19 pandemie leidde tot (strenge) lockdown maatregelen met verregaande economische implicaties en tot obstructies in de gezondheidszorg. Mogelijke/waarschijnlijke nieuwe uitbraak-golven creëren een hoge nood aan wereldwijd beschikbare, eenvoudig en ‘on-the-spot’ uit te voeren, niet-invasieve testen om SARS-CoV-2 te detecteren en het ziekteverloop van COVID-19 te voorspellen.

Hypothese: SARS-CoV-2 besmetting en COVID-19 wijzigen de samenstelling van de vluchtige metabolieten (volatile organic compounds of VOCs) in de uitgeademde lucht (UL) van patiënten.

Doel: Het identificeren, via analyse van uitgeademde lucht, van diagnostische en predictieve VOC biomarker profielen voor de ernst van COVID-19.

Experimenteel plan: Voor deze piloot-studie bundelen het Belgische nationale COVID-19 referentie centrum (Departement Laboratoriumgeneeskunde, UZ Leuven, o.l.v. Marc Van  Ranst) en het laboratorium van Peter Carmeliet (KU Leuven, VIB) hun expertise om UL-VOC profielen van patiënten die zich aandienen op de spoedafdeling van UZ Leuven met een vermoeden van COVID-19 te correleren met gouden-standaard diagnostische testen (PCR, CT-scan, seroconversie) en met het klinische ziekteverloop (ademhalingsproblemen, mortaliteit). In vervolgstudies zullen de VOC profielen dan gevalideerd worden in grotere, onafhankelijke patiënt cohorten.

Verwacht resultaat: UL-VOC profielen om SARS-CoV-2 infectie te detecteren en om het COVID-19 ziekteverloop te voorspellen.

Toekomstperspectief: Op korte termijn is het de bedoeling om met massa-spectrometrie en artificiële intelligentie (machine learning) een UL-gebaseerde, metabole assay te ontwikkelen om een diagnostisch en voorspellend metaboliet-profiel te definiëren voor de ernst van het COVID-19 ziekteverloop. Op langere termijn beogen we om een wereldwijd beschikbare, eenvoudige en ‘on-the-spot’ te gebruiken UL-gebaseerde metaboliet-profiel detectie-kit te ontwikkelen (vergelijkbaar met de UL-gebaseerde alcohol detectie-kit) – in samenwerking met eventuele industriële partners. Zulke kits kunnen wereldwijd ingezet worden om patiënten te triëren in ziekenhuizen, bedrijven, scholen, luchthavens, woonzorgcentra, enz. en kunnen de nood aan lockdowns verminderen. Tot slot kunnen vergelijkbare strategieën gebruikt worden in geval van mutatie van het SARS-CoV-2 virus alsook voor andere Coronavirussen.