Vokietijos „Fraunhofer IIS“ instituto ir Drezdeno technikos universiteto mokslininkai laboratoriniame tyrime išbandė metodiką, kuri pagal kūno kvape esančių cheminių junginių spektrą leido atskirti sveikus dalyvius nuo Parkinsono liga ir COVID-19 sergančių žmonių. Tai pasaulio mokslo naujiena, o ne klinikinėje praktikoje jau taikomas sprendimas: sistema dar turi būti tikrinama su didesnėmis ir įvairesnėmis pacientų grupėmis realiomis sąlygomis. Vis dėlto 24 žmonių koncepcijos patikrinimas parodė, kad ligų grupes galima skirti neimant kraujo ir neatliekant invazinių procedūrų.
Tyrimas 2026 metų rugsėjo 23 dieną pristatytas moksliniame žurnale „npj Scientific Reports“, o rugsėjo 29 dieną apie jį paskelbta oficiali informacija. Darbe naudota lazerinė fotoakustinė spektroskopija, trumpinama LPAS. Šiuo metodu analizuoti su kūno kvapu susiję cheminiai pokyčiai, tiksliau – iš mėginių gautas lakiųjų organinių junginių spektras. Tyrėjų tikslas buvo nustatyti, ar tokie spektriniai požymiai leidžia susieti mėginius su skirtingomis dalyvių grupėmis. Tyrimo rezultatai apibūdinti kaip pradinio laboratorinio koncepcijos patikrinimo duomenys, todėl jie rodo technologijos galimybę, bet dar nėra individuali medicininė diagnozė.
Keturioms grupėms – po šešis dalyvius
Tyrime dalyvavo 24 asmenys. Jie buvo padalyti į keturias vienodo dydžio grupes – kiekvienoje buvo po šešis žmones. Vieną grupę sudarė sveiki kontrolinės grupės dalyviai, antroje buvo Parkinsono liga sergantys žmonės, trečioje – COVID-19 sergantys asmenys, o ketvirtoje – žmonės, kuriems nustatytas lengvas pažinimo sutrikimas. Toks suskirstymas leido palyginti ne vien sveikų ir sergančių dalyvių mėginius, bet ir kelių skirtingų sveikatos būklių spektrinius atspaudus. Tyrimo apimtis buvo nedidelė – po šešis asmenis kiekvienoje kategorijoje, todėl išvadų negalima perkelti į platesnę pacientų populiaciją be tolesnio tikrinimo.
Svarbiausias pasiektas rezultatas buvo sveikų dalyvių atskyrimas nuo Parkinsono liga ir COVID-19 sergančiųjų pagal išmatuotus kūno kvapo cheminių junginių požymius. Tyrime dalyvavę žmonės, turintys lengvą pažinimo sutrikimą, sudarė ketvirtą palyginimui pasirinktą grupę. Taigi sistema buvo vertinama keturių grupių struktūroje, o diagnostinis atskyrimas nagrinėtas ne pagal vieną atsitiktinį mėginį, bet lyginant skirtingų dalyvių kategorijų spektrus. Šis skirtumas svarbus vertinant tyrimo ribas: mokslininkai parodė grupių atskyrimo potencialą, tačiau nepateikė pagrindo teigti, kad prietaisas jau galėtų vienas nustatyti konkretaus žmogaus ligą.
Tamponėliai iš trijų kūno vietų
Lakiųjų organinių junginių mėginiai buvo renkami paprastais medvilniniais tamponėliais. Tyrėjai ėmė mėginius iš trijų kūno vietų: priekinės nosies ertmės, bambos ir išorinės ausies. Tokia procedūra tyrime pakeitė poreikį naudoti invazines mėginių paėmimo formas, nes analizei pakako tamponėliu surinktos medžiagos. Kiekvieno dalyvio mėginiai buvo vertinami lazerinės spektroskopijos sistema, ieškant cheminių požymių, pagal kuriuos galėtų skirtis keturios tyrimo grupės. Mėginiai iš trijų skirtingų vietų taip pat leido palyginti, kuri paėmimo vieta šioje 24 žmonių imtyje suteikia daugiausia informacijos apie dalyvių grupių skirtumus.
Informatyviausi rezultatai gauti iš priekinės nosies ertmės paimtų mėginių. Kitaip tariant, iš trijų tikrintų vietų – nosies ertmės, bambos ir išorinės ausies – būtent nosies mėginiuose aptiktas spektrinis signalas buvo naudingiausias atskiriant tyrimo dalyvių grupes. Ši išvada susijusi tik su atlikto laboratorinio tyrimo mėginiais ir jo keturiomis šešių žmonių grupėmis. Ji nereiškia, kad kitos dvi vietos būtinai netinka kiekvienam būsimam tyrimui, tačiau nurodo, į kurią vietą mokslininkai gali orientuotis toliau tikrindami metodikos pritaikomumą su platesne dalyvių imtimi.
Penki bangų ilgiai vietoj platesnio matavimo
Mokslininkai pritaikė derinamojo dažnio kvantinius kaskadinius lazerius ir nustatė, kad matavimo apimtį galima sumažinti iki penkių konkrečių lazerio bangų ilgių. Šis sprendimas tyrime neprarado diagnostinio tikslumo, kai buvo atskiriamos ligų grupės. Rezultatas reikšmingas būtent technologiniu požiūriu: vietoje platesnio spektro vertinimo buvo atrinkti penki bangų ilgiai, kurie išsaugojo grupių skyrimo galimybę. Tai nėra teiginys, kad penkios bangos jau užtikrina visų ligų nustatymą, nes bandymas apėmė tik 24 dalyvius ir keturias konkrečias grupes, tarp jų Parkinsono ligą bei COVID-19.
Penkių bangų ilgių rezultatas taip pat susijęs su mokslininkų matoma būsima technologijos paskirtimi. Jei grupėms atskirti pakanka mažesnės matavimo apimties, kuri nepraranda tyrime pasiekto tikslumo, tai gali būti svarbu kuriant paprastesnę neinvazinės patikros įrangą. Tačiau ši perspektyva kol kas yra vertinimas, paremtas laboratoriniu koncepcijos patikrinimu. Tyrėjai dar nėra nurodę, kad toks prietaisas būtų įdiegtas gydymo įstaigose ar prieinamas pacientams. Iki galimo naudojimo reikės patikrinti, ar penkių bangų ilgiais paremti matavimai išlieka patikimi didesnėse ir įvairesnėse grupėse.
Stabilumo bandymas po dviejų savaičių
Atskirai tikrintas ir spektrinio cheminio atspaudo stabilumas. Trijų Parkinsono liga sergančių pacientų mėginiai pakartotinai išmatuoti po dviejų savaičių. Šių pakartotinių matavimų duomenys patvirtino, kad spektrinis cheminių junginių atspaudas laikui bėgant išliko stabilus. Tai svarbus metodikos vertinimo elementas, nes vienkartinis grupių skirtumas būtų mažiau informatyvus, jei po trumpo laiko tas pats mėginio pobūdis pasikeistų neatpažįstamai. Vis dėlto stabilumo patikrinimas apėmė tik tris Parkinsono liga sergančius žmones ir vieną dviejų savaičių intervalą, todėl jo negalima laikyti išsamia ilgalaikio stabilumo analize.
Dviejų savaičių pakartotinis vertinimas buvo atliktas Parkinsono liga sergančiųjų mėginiams, o ne visiems 24 tyrimo dalyviams. Todėl gauta išvada yra tiksli, bet ribota: trijų šios grupės pacientų spektrinis cheminių junginių atspaudas per nurodytą laikotarpį išliko stabilus. Kartu su galimybe atskirti grupes šis rezultatas sustiprina laboratorinės metodikos pagrindą, nes vertinti ne tik vieno matavimo skirtumai, bet ir pakartotinai gauti duomenys. Vis dėlto platesni tyrimai turės parodyti, kaip stabilumas pasireiškia didesniam pacientų skaičiui bei skirtingomis realaus pasaulio sąlygomis.
Palyginimas su chromatografijos ir masės spektrometrijos metodu
Fotoakustinis lazerinis metodas lyginamas su dujų chromatografija ir masės spektrometrija, trumpinama GC-MS. Pateiktame tyrimo aprašyme nurodoma, kad lazeriniam būdui nereikia ilgo ir sudėtingo mėginių paruošimo, kurio reikalauja šis tradicinis neinvazinės cheminės analizės metodas. Praktine prasme tai yra vienas iš argumentų, kodėl LPAS technologija vertinama kaip galinti būti patogi ateities patikros priemonė: mėginiai buvo surinkti medvilniniais tamponėliais, o analizės schema orientuota į cheminį spektrą. Tačiau tyrime nepateikiamas laiko, kainos ar diagnostinio tikslumo skaitinis palyginimas su GC-MS.
Būtent mažesnis mėginių paruošimo poreikis skiria aprašomą lazerinį metodą nuo GC-MS palyginimo kontekste. Vis dėlto tai nėra pagrindas vadinti LPAS tradicinio metodo pakaitalu visoms užduotims ar visoms ligoms. Tyrimo autorės ir autoriai atliko aiškiai apibrėžtą laboratorinį bandymą: mėginiai buvo imami iš trijų kūno vietų, dalyvių buvo 24, o ligų grupės apėmė Parkinsono ligą, COVID-19 ir lengvą pažinimo sutrikimą. Todėl galimas privalumas susijęs su būsimu patikros įrankiu, o ne su jau patvirtinta universalia diagnostikos sistema.
Finansavimas ir kelias iki klinikų
Tyrimas iš dalies finansuotas Europos Sąjungos lėšomis pagal programos „Europos inovacijų taryba“ projektą „SMELLODI“. Projekto dotacijos sutarties numeris yra 101046369. Šis finansavimo faktas apibrėžia, kokioje programinėje aplinkoje buvo plėtojamas darbas, tačiau savaime nekeičia tyrimo apimties ar jo išvadų ribų. Rezultatai gauti iš 24 asmenų laboratorinio koncepcijos patikrinimo, o technologijos vertinimas toliau priklausys nuo papildomų tyrimų. Finansavimo programa susieta su projektu, kuriame nagrinėjamas kūno kvapo cheminių požymių panaudojimas neinvazinės diagnostikos kryptimi.
„Fraunhofer IIS“ ir Drezdeno technikos universiteto atstovai vertina, kad ši technologija ateityje gali tapti nebrangia neinvazinės medicininės patikros priemone, padedančia ankstyvoje stadijoje įtarti ligas. Formuluotė „gali tapti“ čia yra perspektyvos vertinimas, o ne pažadas apie jau prieinamą paslaugą. Tyrimas parodė grupių atskyrimo galimybę, o nosies mėginiai suteikė informatyviausius rezultatus. Kad ši galimybė taptų klinikine praktika, mokslininkai nurodo būtinybę atlikti didesnio masto tyrimus su didesniu ir įvairesniu pacientų skaičiumi realaus pasaulio sąlygomis.
Kol tokie tyrimai nebus atlikti, sistema išlieka tyrimų stadijoje. Kitas etapas turėtų atsakyti, ar laboratorijoje su 24 dalyviais nustatyti požymiai išlieka pakankamai patikimi platesnėse, įvairesnėse pacientų grupėse ir realaus pasaulio aplinkoje. Ši riba ypač svarbi vertinant ir penkių lazerio bangų ilgių rezultatą, ir trijų pacientų dviejų savaičių stabilumo bandymą. Dabartiniai duomenys pagrindžia tolesnį metodikos tikrinimą, tačiau klinikinio naudojimo pradžiai mokslininkai kelia aiškią sąlygą – platesnio masto patvirtinamuosius tyrimus.
Ką leidžia vertinti dabartinis rezultatas
Tyrimo eiga apėmė keturias vienodo dydžio, po šešis žmones turėjusias grupes, tačiau praktinis rezultatų branduolys buvo sveikų dalyvių, Parkinsono liga sergančių žmonių ir COVID-19 pacientų cheminių spektrų atskyrimas. Lengvą pažinimo sutrikimą turėjusių asmenų grupė buvo įtraukta į 24 dalyvių laboratorinį bandymą, bet pateiktoje išvadoje jai atskiras diagnostinio atskyrimo rezultatas neįvardijamas. Todėl dabartinė metodikos vertė siejama su konkrečiai šiame bandyme parodytu grupių atpažinimu, o ne su visų galimų ligų nustatymu.
Šaltiniai
- Informationsdienst Wissenschaft – Detecting Diseases Through Body Odor? New Laser Technology Shows Potential for Non-Invasive Diagnostics
- Devdiscourse – Could Cotton Swab Reveal Disease? Lasers Uncover Clues Hidden in Body Odour
- idw-online.de
- devdiscourse.com
- wikipedia.org
- Detecting diseases through body odor? New laser technology shows potential for non-invasive diagnostics – Medical Xpress
Dažniausiai užduodami klausimai
Kaip naujas lazerinis metodas leidžia atskirti ligas pagal kūno kvapą?
Metodas naudoja lazerinę fotoakustinę spektroskopiją, kuri analizuoja medvilniniais tamponėliais nuo kūno surinktų lakiųjų organinių junginių spektrą. Tyrimas parodė, kad šie cheminiai požymiai padeda atskirti sveikus žmones nuo sergančiųjų Parkinsono liga bei COVID-19.
Kokia kūno vieta buvo pati informatyviausia imant mėginius tyrimui?
Iš trijų tikrintų kūno vietų, nosies ertmės, bambos ir išorinės ausies, informatyviausi rezultatai gauti iš priekinės nosies ertmės paimtų mėginių. Būtent ten aptiktas spektrinis signalas buvo naudingiausias atskiriant tyrimo dalyvių grupes.
Ar ši technologinė sistema jau taikoma gydymo įstaigose ir pacientų diagnostikai?
Ne, ši sistema kol kas yra tik tyrimų stadijoje ir nėra naudojama klinikinėje praktikoje. Kad prietaisas būtų pritaikytas gydymo įstaigose, mokslininkai turi patikrinti jo patikimumą su didesnėmis ir įvairesnėmis pacientų grupėmis realiomis sąlygomis.
