Ar putea analiza respirației să detecteze cancerul? - Julian Burschka

Vezi lecția completă: https://ed.ted.com/lessons/could-a-breathalyzer-detect-cancer-julian-burschka

Cum poate măsura un etilotest conținutul de alcool din sângele cuiva la câteva ore după ultima băutură, doar pe baza respirație?
Și am putea oare să folosim aceeași tehnologie pentru a detecta alte afecțiuni prin analiza respirației unei persoane, fără folosirea instrumentelor de diagnosticare invazive precum biopsia, testele de sânge sau radiațiile? Julian Burschka ne oferă detalii despre acest proces complicat.

Lecție de Julian Burshcka, regizată de Cabong Studios.

Cum poate măsura un etilotest
conținutul de alcool din sângele cuiva,

la câteva ore după ultima băutură,
doar pe baza respirației?

Expirația conține urme fine
a sute, sau chiar mii,

de compuși organici volatili:

molecule mici suficient de ușoare
ce călătoresc ușor sub formă de gaze.

Unul dintre acestea este etanolul,
pe care îl consumăm în băuturi alcoolice.

Călătorește prin fluxul sanguin
la micii saci de aer din plămâni,

trecând în aerul expirat cu o concentrație
de 2.000 de ori mai mică,

în medie, comparativ cu cea din sânge.

Când cineva expiră într-un etilotest

etanolul din respirația acestuia
trece printr-o cameră de reacție.

Acolo este transformat în altă moleculă
pe nume acid acetic,

într-un tip de reactor special, ce produce
un impuls electric în timpul reacției.

Intensitatea impulsului electric
indică cantitatea de etanol

aflată în proba de aer
și implicit din sânge.

Pe lângă compușii organici volatili
precum etanolul

pe care îl consumăm prin mâncare
și băuturi,

procesele biochimice ale celulor noastre
produc mulți alți compuși.

Iar atunci când ceva întrerupe
aceste procese, cum ar fi o afecțiune,

prelevarea compușilor organici volatili
din respirație

ar putea , de asemenea, să se schimbe.

Am putea să detectăm bolile,
analizând respirația unei persoane,

fără să folosim
instrumente de diagnosticare invazive

precum biopsia, testele de sânge
și radiațiile?

În teorie, da,

dar testarea pentru afecțiuni e mult
mai complicată decât pentru alcool.

Pentru a identifica afecțiunile

cercetătorii trebuie să identifice
zeci de compuși din respirație.

O anumită afecțiune poate cauza
ca o parte a acestor compuși

să crească sau să scadă în concentrație,
iar alții ar putea să rămână la fel —

profilul acestora probabil va
fi diferit în funcție de afecțiune

și ar putea chiar să varieze
în diferite etape ale aceleiași afecțiuni.

De exemplu, cancerele sunt printre
cele mai cercetate afecțiuni

pentru diagnosticare
prin analiza respirației.

Una din schimbările biochimice
cauzată de numeroase tumori

este o creștere considerabilă
a unui proces care generează energie

numit glicoliză.

Cunoscut drept efectul Warburg,

acestă creștere în glicoliză rezultă
într-o creștere a metaboliților ca lactoza

care, la rândul lor, afectează o mulțime
de alte procese metabolice

și duc în cele din urmă
la o alterare a compoziție a respirației,

incluzând probabil o concentrație ridicată
de compuși volatili

precum dimetilsulfatul.

Dar efectul Warburg e doar un potențial
indicator al activității canceroase,

și nu dezvăluie nimic despre
tipul respectiv de cancer.

Mult mai mulți indicatori sunt necesari
pentru a face un diagnostic.

Pentru a găsi diferențele subtile,

cercetătorii compara respirația
oamenilor sănătoși

cu respirația oamenilor
care suferă de o anumită afecțiune

folosind profilurile bazate pe sute
de probe de respirație.

Această analiză complexă
are nevoie de un tip de senzor

fundamental diferit față de cel
pentru alcool.

Câțiva senzori se află acum în dezvoltare.

Unii diferențiază compușii individual

observând modul în care aceștia
traversează anumite câmpuri electrice.

Alții folosesc o varietate de rezistori
făcuți din materiale diferite

care își modifică rezistența
când sunt expuși la un anumit amestec

de compuși organici volatili.

Mai sunt și alte provocări.

Aceste substanțe sunt prezente
în concentrații extrem de scăzute,

de obicei de doar parți pe miliard,

mult mai scăzute ca concentrațiile
de etanol din respirație.

Compușii pot fi afectați
de alți factori decât bolile,

inclusiv vârstă, sexul, nutriția,
și stilul de viață.

În final, există problema

recunoașterii care compuși
din proba de aer

au fost produși în corpul pacientului

și care au fost inhalați din atmosferă

cu scurtă vreme înainte de test.

Din cauza acestor provocări, analiza
respirației nu e destul de pregătită încă.

Dar studii clinice preliminare
asupra cancerului de plămân, colon

și alte tipuri de cancer
au avut rezultate încurajatoare.

Într-o zi, diagnosticarea din timp

a cancerului ar putea fi la fel
de ușoară ca o respirație.