Člověk s tuberkulózou „voní“ jinak – toho využívá průlomový diagnostický nástroj

Tuberkulóza je závažné infekční onemocnění, které je způsobeno bakterií Mycobacterium tuberculosis. Nemoc zasahuje zejména plíce a šíří se mezi lidmi kapénkami. Odhaduje se, že až jedna čtvrtina světové populace je asymptomatickými nosiči mykobakterie. Tito lidé nejsou infekční, nicméně u 5-10 % z nich se nemoc během života rozvine, čímž se stávají šiřiteli nemoci.

V roce 2020 onemocnělo tuberkulózou 10 milionu lidí a 1,5 milionu lidí na ni zemřelo. Nemoc se vyskytuje převážně v rozvojových zemích, ale nevyhýbá se ani těm vyspělým. Jedná se o jedno z nejvíce smrtících infekčních onemocnění pro člověka.

Protože příznaky tuberkulózy nejsou specifické a mnoho lidí je asymptomatických, diagnostika je obtížná. Navíc mnoho stávajících diagnostických testů je pomalých, neúčinných a příliš složitých nebo nákladných na to, aby mohly být široce využívány v chudších zemích.

Například stěr sputa (sliny a hlen) stojí mezi 2,5 a 10,5 USD za test, což představuje obrovský výdaj v zemích, kde velká část obyvatel žije za méně než jeden dolar denně. To je umocněno skutečností, že pacienti často potřebují několik testů v průběhu několika týdnů, aby získali spolehlivou diagnózu.

Tato obtížnost v testování znamená, že zdravotnickým systémům každoročně „proklouznou“ tisíce, ne-li miliony případů tuberkulózy, což brání efektivní léčbě a prevenci přenosu onemocnění. A právě tato skutečnost přiměla Světovou zdravotnickou organizaci (WHO), aby vyhlásila naléhavou potřebu vývoje testování, které nevyužívá sputum a které je hlavně finančně co nejméně náročné.

Výzkumný tým vedený profesorem Hossamem Haickem z Technion-Israel Institute of Technology tuto výzvu přijal a zaměřil se na potenciál specifických těkavých organických sloučeninách a lehkých chemikáliích, které se uvolňují se z lidské kůže, v diagnostice tuberkulózy.

Skrze naši kůži se uvolňuje mnoho různých sloučenin – jedná se zejména o metabolické produkty a různé sloučeniny, které způsobují tělesný zápach. Tyto sloučeniny mohou být detekovány těsně nad kůží a mohou se lišit u zdravých lidí a u těch, kteří trpí nemocí.

„Když se nemoc začne vyvíjet, sloučeniny s nízkou molekulovou hmotností a vysokou volatilitou (látka se snadno odpařuje) se začnou uvolňovat z infikovaných buněk a/nebo jejich prostředí,“ popisuje profesor Haick. „Pak se těkavé organické sloučeniny z krevního řečiště uvolňují skrze kůži do vnějšího prostředí.“

Tým vědců studoval 636 dobrovolníků, z nichž jedna část trpěla tuberkulózou a druhá část byla zcela zdravá. Účastníkům studie vědci odebrali vzorky vzduchu těsně nad kůží vnitřní části paže a hrudníku.

Výsledky ukázaly, že účastníci s tuberkulózou emitovali výrazně více toluenu a dalších těkavých organických sloučenin než zdraví účastníci.

Tým také vyzkoušel použití malého přenosného zařízení přibližně o velikosti krabičky cigaret. Zařízení je schopné zachytit těkavé organické sloučeniny emitované z kůže a ihned je analyzovat pomocí speciálního senzorového systému. Přístroj pracuje rychle a s dobrou přesností. Je tak dalším krokem k jednoduchému a nákladově efektivnímu testování na tuberkulózu.

„Tyto přenosné sáčky používají nové chytré senzorové čipy pro detekci těkavých organických sloučenin specifických pro tuberkulózu. Ty mohou být detekovány ze vzduchu zachyceného nad povrchem kůže,“ říká profesor Haick. „Odchylka od obvyklého množství těkavých organických sloučenin může znamenat buď infekci, nebo vysoké riziko infekce. V takových případech může autonomní přenosné zařízení varovat uživatele a doporučit mu buď další podrobnější testování, nebo léčbu. Zařízení lze také využít pro monitoring průběhu léčby, čímž se zajistí její účinnost.“

Následovat bude snaha o co největší zmenšení měřicího zařízení. Pokud se to podaří, WHO by ji mohla použít jako hlavní metodu testování na tuberkulózu po celém světě. Tým si klade za cíl, aby test nestál více než $ 1-2 USD, tedy aby byl přístupný komunitám, které si stávající testy nemohou dovolit.

Do budoucna by vědci rádi využili své zařízení pro nepřetržitý screening ohrožených populací. Plánují také sledovat probíhající epidemie v reálném čase.

Originální publikace: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202100235

Další zdroje: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/tuberculosis

Zdroj: Advanced Science News, zdroj titulního obrázku: CDC, Unsplash