Worldwide China

Thermodesorptionsanalyse

Was der Atem verrät: Krankheiten per Atemluft-Analyse erkennen

| Autor / Redakteur: Guido Deußing* / Dr. Ilka Ottleben

Abb. 1: Ein internationales Forscherteam sucht derzeit u.a. nach VOCs als Biomarker, die Aufschluss über die verschiedenen Subtypen und Stadien der Asthmaerkrankung geben.
Abb. 1: Ein internationales Forscherteam sucht derzeit u.a. nach VOCs als Biomarker, die Aufschluss über die verschiedenen Subtypen und Stadien der Asthmaerkrankung geben. (Bild: ©Jessmine - stock.adobe.com)

Die Analyse von Blut und Harn ist ein gängiges Prozedere im Rahmen der labormedizinischen Diagnostik. Zunehmend findet auch die Atemluft als Träger therapeutisch relevanter Informationen für unterschiedliche Krankheiten Beachtung. Eine zentrale Rolle spielt bei der Atemanalytik die Thermodesorptions-GC/MS.

Der menschliche Organismus emittiert als Begleiterscheinung mancher Erkrankung bestimmte Gerüche. Deren Wahrnehmungsschwelle liegt teilweise so niedrig, dass sie die menschlichen Sinnesorgane normalerweise nicht zu reizen vermögen. Von diesem Standpunkt aus betrachtet, erweist sich Joy Milne als Phänomen. Die 66-jährige Engländerin erkennt Parkinsonkranke nämlich am Geruch [1]. Hunde haben von Natur aus einen sehr ausgeprägten Geruchssinn, weshalb man sie nicht nur zum Aufspüren von Menschen, Drogen oder Sprengstoffen, sondern auch zu diagnostischen Zwecken einsetzen kann: Trainierte Hunde sind in der Lage, Prostatakrebs am Uringeruch oder Darmkrebs am Atem des Patienten zu erschnüffeln.

Der Atem im Fokus der medizinischen Diagnostik

Dass sich Krankheiten am Geruch erkennen lassen, hat die Wissenschaft mobilisiert. Vielerorts wird daran gearbeitet, mithilfe der instrumentellen Analytik Parameter in der Atemluft zu bestimmen, anhand derer sich Krankheiten frühzeitig(er) diagnostizieren und damit besser therapieren lassen. Die ehemalige Krankenschwester Joy Milne etwa ist Teil eines Projekts, dessen Ziel es ist, unter Einsatz der GC/MS in Verbindung mit einem olfaktorischen Detektor (Gerstel-ODP) eine schnelle und sichere Analysenmethode zu entwickeln, um Parkinson anhand der Atemanalyse sicher diagnostizieren oder ausschließen zu können.

Auch Hugo Knobel setzt in seinen Projekten auf die GC/MS. Der Chromatographie-Experte aus dem Materialanalyselabor der Philips Innovation labs im niederländischen Eindhoven arbeitet daran, den Atem von kranken und gesunden Personen auf flüchtige organische Verbindungen (VOCs) zu untersuchen, die – einem Indikator ähnlich – auf eine ernsthafte Erkrankung hindeuten können.

Den Stoffwechsel im Blick

Im Verlauf des Stoffwechsels werden im lebenden Organismus an unterschiedlichen Stellen VOCs produziert, die über den Blutkreislauf abtransportiert und mit dem Harn, dem Schweiß und über die Atemwege ausgeschieden werden. Die Vermutung liegt nahe, dass im Falle einer Erkrankung bestimmte Stoffwechselvorgänge anders als normal verlaufen oder gestört sind, was sich u.a. auch auf die Metaboliten, also die Stoffwechselprodukte auswirkt. Diese Annahmen bildet die Grundlage zweier Projekte, mit denen sich Philips Innovation labs und Hugo Knobel beschäftigen.

Die Herausforderung bestehe darin, schildert der Wissenschaftler, Profile flüchtiger organischer Verbindungen in der Ausatemluft zu identifizieren, die für ein bestimmtes Krankheitsbild charakteristisch sind. Für den Fall, dass sich eindeutige VOC-Muster feststellen lassen, wovon man ausgeht, könne sich das, so die Vermutung, als wertvoll für die ärztliche Diagnose, die Medikation und den Therapieverlauf erweisen.

Ergänzendes zum Thema
 
LP-Info: Philips Innovation labs

Philips Innovation labs konzentriert sich vor allem auf die GC/MS-Methodenentwicklung und -Analysen. Hierin liegt die Stärke des Labors. Ein zentrales Element bildet in diesem Kontext die Thermodesorption. Im EU-Projekt U-Biopred, das Akronym steht für „Unbiased BIOmarkers in PREDiction of respiratory disease outcome“[2], in das Hugo Knobel eingebunden ist, suchen Forscher des Academisch Medisch Centrum (AMC) in Amsterdam und der University of Manchester nach Biomarkern, die Aufschluss über die verschiedenen Subtypen und Stadien der Asthmaerkrankung geben, angefangen bei Asthma bronchiale (Asthma), eine vorwiegend allergisch bedingte chronische, entzündliche Erkrankung der Atemwege, bis zum Status asthmaticus, der wohl schwersten, weil lebensbedrohlichen Asthmaform.

Hierbei untersuchten die beteiligten Arbeitsgruppen nicht nur VOCs im Atem, sondern auch Blut und Sputum auf potenzielle Biomarker (DNS, Proteine und Lipide). Anhand der Datenanalyse und der vom Philips Innovation labs mit Unterstützung der Applikationsspezialisten des niederländischen Analytikexperten Da Vinci durchgeführten Thermodesorptions-GC/MS-Analysen konnten Hugo Knobel und Kollegen mehrere Profile flüchtiger organischer Verbindungen ermitteln. Diese könnten sich als tauglich erweisen, eine Asthma-Erkrankung zu diagnostizieren und die pharmakologische Wirkung von zu Therapiezwecken eingesetzten Arzneimitteln, modellhaft zu überprüfen.

Ein anderes Projekt, in welches das Philips Innovation labs eingebunden ist, fokussiert eine häufig beobachtete Lungenentzündung (Ventilator-Associated Pneumonia, VAP) als Komplikation bei Patienten, die an ein Beatmungsgerät angeschlossen sind. Es sei davon auszugehen, berichtet Hugo Knobel, dass das Immunsystem jener Patienten, die unter der künstlichen Beatmung eine VAP entwickeln, geschwächt sei aufgrund einer bestehenden verdeckten Entzündung oder eines zuvor erlittenen Traumas, was die unterstützende Gabe eines Antibiotikums rechtfertigen würde. Um weitreichende gesundheitliche Komplikationen zu verhindern, komme es darauf an, möglichst umgehend die richtigen Schritte einzuleiten, sprich: die Entzündungsursache zu identifizieren und wirksam mit einem geeigneten Medikament zu behandeln.

Inhalt des Artikels:

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 45277051 / Bio- & Pharmaanalytik)