Jak se vyhnout nepříjemné kolonoskopii? Pomoci by měla nová metoda analýzy dechu

Crohnova choroba je nepříjemné zánětlivé onemocnění střev, které se diagnostikuje pomocí tzv. kolonosopie, tedy zavedením trubice s kamerou konečníkem pacienta do jeho střeva. Vědci z Ústavu fyzikální chemie Akademie věd ale přišli na zcela novou metodu. Crohnovu nemoc chtějí odhalovat pomocí hmotnostní spektrometrie, tedy měřením dechu pacienta.

„Tato verze hmotnostního spektrometru se nazývá zkratkou siftMS. Česky tomu říkáme hmotnostní spektrometrie v proudové trubici s vybranými ionty,“ popisuje mi profesor Patrik Španěl.

Přístroj připomíná velkou automatickou pračku, asi i díky hadici, která do něj ústí. „Ve skutečnosti je to jen obal tenoučké kapiláry, která má vnitřní průměr menší než půl milimetru. Většina hadice je vyplněna tepelnou izolací a topením. To proto, aby na povrchu nekondenzovaly páry přítomné ve vzduchu,“ vysvětluje Patrik Španěl.

Klíčem je ionizace molekul

Kapilárou se odebere jen malé množství vzduchu, který pacient vydechne. Molekuly látek přítomné ve vzorku dechu pacienta se následně musí ionizovat, tedy opatřit elektrickým nábojem. Hmotnost takto vzniklých iontů je pak přístroj schopen změřit za pomoci kombinace elektrických a magnetických polí.

„Nezajímá nás koncentrace dusíku ani kyslíku, ale koncentrace nepatrných molekul, jako je třeba pentan. Proto používáme speciální způsob ionizace, který selektivně ionizuje právě jenom tyto stopové látky,“ pokračuje ve vysvětlování profesor Ústavu fyzikální chemie Akademie věd.

Výdech by měl trvat deset až dvacet sekund, aby křivka na obrazovce byla konstantní a dal se z ní snadno přesně určit průměr.

Na stopě pentanu

Ve spolupráci s klinickým centrem ISCARE vědci z Ústavu fyzikální chemie provedli studii, ve které se snažili najít marker, podle kterého by dokázali rozeznat pacienta například s Crohnovou nemocí.

Zjistili, že koncentrace pentanu v dechu pacientů s tímto onemocněním byla výrazně vyšší než u zdravých lidí. Tento rozdíl umožnil vědcům odhalit právě hmotnostní spektrometr, přestože pentanu v dechu zdravých i nemocných pacientů bylo takřka zanedbatelné množství.

„U zdravých lidí se koncentrace pentanu pohybuje někde kolem 30 objemových miliardtin, tedy 30 molekul pentanu na miliardu molekul vzduchu,“ přibližuje profesor Španěl. U pacientů se zánětlivým střevním onemocněním je tato hodnota zvýšena třeba třikrát, tedy někam k hodnotám kolem 100 objemových miliardtin.“

Uvedení do praxe

Stávající podoba přístroje kvůli své komplikovanosti není vhodná pro užívání v nemocnicích. Tým profesora Španěla proto teď pracuje na vývoji malých sensorů, které by mohli mít lékaři běžně v ordinacích.

K odběru vzorků by chtěli využívat trubičku naplněnou sorbentem, který na sebe naváže molekuly obsažené ve vydechnutém vzduchu. Ta se pak uzavře, zmrazí a může se analyzovat klidně až několik dní po odběru.

Profesor Španěl věří, že by analýza dechu pomocí hmotnostní spektrometrie mohla být v budoucnu důležitou součástí diagnostiky, podobně jako jsou dnes tělesná teplota nebo tep.