Snuffelen naar astma

Een elektronische neus blijkt het verschil te kunnen ruiken tussen gezonde mensen en patiënten met astma. ‘Deze benadering heeft een enorme potentie’, zegt klinisch fysioloog professor Peter Sterk. ‘Wij verwachten dat nog veel meer ziekten in de uitademingslucht te herkennen zullen zijn.’

‘Cyranose’, heeft de fabrikant het apparaat genoemd, met een knipoog naar Cyrano de Bergerac, de dichter met de enorme neus uit het negentiende-eeuwse toneelstuk van Rostand. En met een zelfde knipoog haalt promovenda Niki Fens twee van die ‘Cyranoses’ uit de kast op het Longfunctielaboratorium: ‘Cleopatra’ en ‘Pinokkio’, staat er op twee stickers te lezen. ‘We hadden ze ook gewoon een nummertje kunnen geven, verontschuldigt Fens de meligheid, ‘maar voor een elektronische neus vonden we dit wel zo toepasselijk.’

Het is een handzaam apparaat, die elektronische neus. Hij is in eerste instantie niet ontwikkeld voor medische toepassing, maar voor de voedselindustrie en de beveiliging. ‘Van binnen is hij eigenlijk heel simpel’, verklaart Peter Sterk, de nieuwe hoogleraar Pathofysiologie en fenotypering van astma en COPD in het AMC. ‘In 2004 kregen de Amerikanen Richard Axel en Linda Buck de Nobelprijs voor het ontrafelen van de menselijke manier van ruiken. Zij ontdekten dat we een beperkt aantal receptoren in onze neus hebben. Uit de ontelbare combinaties waarin die receptoren aan of uit kunnen staan, blijken wij alle bekende geuren te kunnen destilleren. Grappig genoeg zaten de wetenschappers achter dit apparaat al vóór die Nobelprijs op hetzelfde spoor: slechts een handvol elektronische receptoren analyseert de langsstromende lucht en daar rolt dan een patroon van allemaal pieken en dalen uit.’

Op de vraag welke specifieke stof er bij een bepaald piekje op de uitdraai van de Cyranose hoort, moet Sterk vooralsnog het antwoord schuldig blijven. ‘Dat onderzoeken we nu wel, maar in eerste instantie vind ik dat niet belangrijk wanneer het om een diagnostische test gaat. Wat dit apparaat doet is puur patroonherkenning, dus het verschil analyseren tussen twee bekende monsters die je hem aanbiedt, om vervolgens een derde, onbekend monster bij een van die twee groepen in te delen. Wij hebben hem bijvoorbeeld “getraind” op de uitademingslucht van jonge, gezonde proefpersonen tegenover die van mensen met een lichte vorm van astma. Nu kan hij die twee groepen na een korte leercurve feilloos uit elkaar houden. In negentig procent van de gevallen onderscheidt het apparaat mensen met ernstiger astma van oude, gezonde proefpersonen.

Speurhonden
Het kunnen ruiken van ziektes is niet nieuw, weet Sterk. ‘Bij mensen met diabetes valt er soms “met de blote neus” een typerende acetonlucht in de adem waar te nemen. En artsen worden niet zelden door de verpleging gewaarschuwd wanneer ze op basis van de adem van de patiënt een bacteriële longontsteking vermoeden. Er zijn ook serieuze publicaties bekend van proeven met speurhonden die werden getraind om het verschil te ruiken tussen urinemonsters van mensen met en zonder blaaskanker.’

Maar een hond in de spreekkamer is niet erg praktisch. En een technologisch alternatief was er tot nu toe ook niet, vindt Sterk. ‘Wil je iets met uitademingslucht als diagnostische tool, dan was je recentelijk veroordeeld tot massaspectrometrie. Dat is toch een hoop gedoe in een laboratorium en echt specialistenwerk. Net als longfunctieonderzoek overigens. We hebben prachtige criteria om mensen met astma te typeren aan de hand van hun longfunctie. Maar zo’n test duurt gauw drie kwartier. Tijdens een gewoon consult heeft een specialist daar helemaal geen tijd of budget voor en de huisarts al helemaal niet. Er is dus al heel lang dringend behoefte aan een eenvoudig hulpmiddel om deze ziekte in een zo vroeg mogelijk stadium vast te stellen. Vooral bij kinderen, en het liefst bij de huisarts in de spreekkamer. Een elektronische neus zou daar heel geschikt voor kunnen zijn.’

Promovenda Fens demonstreert wat het astma-consult van de toekomst zou kunnen worden. ‘Eerst vragen we mensen om even door een filter te ademen. Daarvoor gebruiken we nu nog dezelfde filter als het exemplaar dat soldaten op een gasmasker dragen. Het haalt alle vluchtige organische componenten uit de lucht, dus alle verstoring van parfum, zweetvoeten of de knoflook van de kamergenoten ben je daarmee kwijt. Want het gaat ons natuurlijk alleen om de componenten die door het lichaam zelf in de uitademingslucht worden gestopt. Vervolgens vragen we mensen om een keer goed in deze schone plastic zak te blazen. De elektronische neus moet een minuut lang lucht kunnen aanzuigen. Dus daarmee is de optie van het blaaspijpje van de politie voorlopig nog van de baan. Niemand kan een minuut lang uitademen. Uit de plastic zak tapt het apparaat zijn monster en dat deelt hij vervolgens in bij één van de twee categorieën waarop je hem hebt getraind.’

Longtumoren
Voor één van de eerste internationale wetenschappelijke publicaties op dit gebied hebben Sterk en collega’s de neus dus getraind op ‘astma of geen astma’. ‘Maar dat ligt natuurlijk vooral aan onze interesse, niet aan de capaciteit van het apparaat. Amerikaanse collega’s hebben al aangetoond dat dit apparaat ook longtumoren kan ruiken, iets dat we recentelijk konden bevestigen. En ik zie niet in waarom je niet vele kwalen die je via het bloed kunt opsporen ook via de uitademingslucht kunt analyseren. Het bloed staat immers continu in contact met de longen. Dus alle componenten in het plasma kunnen direct of indirect hun sporen achterlaten in de adem. Op het Koninklijk Instituut voor de Tropen werkt collega Arend Kolk bijvoorbeeld aan een methode om tuberculose in de adem te herkennen.’

Sterk moet erkennen dat hij in tweede instantie wel degelijk geïnteresseerd is in de specifieke stoffen die volgens Cleopatra en Pinokkio het verschil maken tussen een astmapatiënt en een gezond persoon. ‘Dat hebben we dan ook op de klassieke manier geanalyseerd, met de massaspectrometer. In de uitademingslucht van de astmapatiënten bleek bijvoorbeeld meer methyloctaan, isopropanol, aceton en zelfs tolueen te zitten. En wat dat betekent? Ik heb nog steeds geen flauw idee!’, lacht hij. ‘Maar dat is in feite hetzelfde probleem als bij de moderne genomics of de proteomics: je analyseert op welke fronten twee groepen mensen verschillen, in genexpressie, in eiwitten, of zoals in ons geval in uitgeademde stofjes, zeg maar “breatheomics”. Vervolgens ga je onderzoeken of daar misschien een biologische betekenis achter zit waar je bijvoorbeeld in de behandeling iets mee kunt. Een heel krachtige, moderne methode, waar we ook in een EU-project de boer mee op willen.’

Sterk en Fens gaan er van uit dat de elektronische neus over vijf tot tien jaar in de spreekkamers te vinden zou moeten zijn. Sterk: ‘Dat is ongeveer de tijd die een bescheiden voorloper van dit apparaat er over heeft gedaan om een officiële registratie te krijgen. Maar dat exemplaar analyseert zuiver en alleen stikstofoxide als maat voor mogelijke ontstekingen. Deze neus zul je kunnen trainen op wat je maar wilt.’

Bron: AMC Magazine