E-nos. Pomoc w wykrywaniu choroby Parkinsona we wczesnym stadium

Kilka lat temu szkocka pielęgniarka Joy Milne trafiła na pierwsze strony gazet, gdy naukowcy odkryli, że potrafi ona „wyczuć” zapach choroby Parkinsona u osób cierpiących na to schorzenie neurodegeneracyjne.

Od tego czasu badacze próbują skonstruować urządzenia, które mogłyby diagnozować chorobę na podstawie związków zapachowych znajdujących się na skórze.

Jak donoszą naukowcy na łamach naukowego czasopisma ACS Omega, opracowano przenośny, sztucznie inteligentny system węchowy, zwany „e-nosem”, który mógłby kiedyś diagnozować chorobę w gabinecie lekarskim.

Choroba Parkinsona powoduje objawy ruchowe, takie jak drżenie, sztywność i problemy z chodzeniem, a także objawy niemotoryczne, w tym depresję i demencję. Chociaż nie ma na nią lekarstwa, wczesne rozpoznanie i leczenie może poprawić jakość życia, złagodzić objawy i wydłużyć czas przeżycia.

Choroba jest jednak zazwyczaj rozpoznawana dopiero wtedy, gdy u pacjentów wystąpią objawy ruchowe, a wtedy doszło już do nieodwracalnej utraty neuronów.

Naukowcy odkryli, że osoby cierpiące na Parkinsona wydzielają zwiększoną ilość sebum (tłustej, woskowej substancji produkowanej przez gruczoły łojowe skóry), a także zwiększoną produkcję drożdży, enzymów i hormonów, które w połączeniu wytwarzają pewne swoiste zapachy.

Tacy „superwąchacze” jak Milne zdarzają się bardzo rzadko; naukowcy zainteresowali się tym tematem, aby  zweryfikować, czy Joy Milne, która twierdziła, że wykryła chorobę Parkinsona u swojego 68-letniego męża jeszcze przed diagnozą lekarzy, miała ku temu realne podstawy. W toku ich prac okazało się, że w sebum osób dotkniętych tą przypadłością wykryto podwyższone stężenie kwasu hipurowego, ikozanu oraz oktadekanalu. Mieszanina tych substancji wydziela charakterystyczną woń skóry jeszcze przed zaostrzeniem wyraźniej zauważalnych objawów. Milne przyczyniła się tym samym do ważnego odkrycia.

Obecnie badacze wykorzystują chromatografię gazową i spektrometrię klasyczną do analizy związków zapachowych w sebum osób z chorobą Parkinsona. Urządzenia te są jednak nieporęczne, powolne i drogie. Jun Liu, Xing Chen i współpracownicy chcieli opracować szybki, łatwy w użyciu, przenośny i niedrogi system chromatografii gazowej do diagnozowania choroby na podstawie zapachu, który nadawałby się do badań w punktach opieki medycznej.

Naukowcy opracowali e-nos, łącząc chromatografię gazową z czujnikiem powierzchniowej fali akustycznej, który mierzy związki gazowe poprzez ich interakcję z falą dźwiękową oraz z algorytmami uczenia maszynowego. Zebrane dane trafiły do analizy dokonywanej przez algorytmy uczenia maszynowego. Okazało się, że skuteczność prototypu wzmocnionego przez nowe technologie wynosi 79,2%. Naukowcy pracują teraz nad tym, żeby odsetek ten był jeszcze wyższy.

Zanim e-nos będzie gotowy do zastosowania w klinice, zespół musi przetestować go na większej liczbie osób, aby zwiększyć reprezentatywność próby badawczej. Dlatego do współpracy zapraszani są uczestnicy z uwzględnieniem innych czynników takich jak np. różny wiek i rasa.

Źródło: Good News Network i Papaya Rocks

Opracowanie i tłumaczenie: Agata Pałach