Even ruiken of u ziek bent

Veel ziekten laten hun sporen na in uitgeademde lucht en ook in darmgassen. Die sporen zijn eenvoudig te meten. 'Er komt een tijd dat het meten van deze luchtjes thuis net zo gewoon wordt als even de temperatuur opnemen', stelt AMC-hoogleraar pathofysiologie Peter Sterk.

Hij praat over het onderzoek met een mengeling van jongensachtig enthousiasme en toch ook nog enige reserve. "Want weet je wat het is", zegt professor Peter Sterk, hoogleraar pathofysiologie aan het AMC in Amsterdam, "er worden al te vaak allerlei fantastische visioenen naar buiten geslingerd. En als het dan uiteindelijk blijkt tegen te vallen, dan hoor je:ie je wel, die wetenschappers ook altijd met hun wilde ideeën. Schrijf dus vooral op dat het nog niet zo ver is. Maar het komt er echt wel aan."

Sterk reageert op een artikel van Australische collega's van de School of Electrical and Computer Engineering, van de universiteit in Melbourne. In het tijdschrift Trends in Biotechnology beschreven zij afgelopen week een elektronische pil die je inslikt, en die op zijn tocht van kop tot kont onderweg alle luchtjes analyseert. Met de pil is vooralsnog alleen ervaring opgedaan bij varkens, maar binnenkort hopen de onderzoekers met hun eerste studies bij mensen te beginnen, zo meldt onderzoeker Kourosh Kalantar-Zadeh vanuit Melbourne.

De luchtjes die de pil onderweg tegenkomt hangen onder andere af van wat je gegeten hebt. Of zoals Sterk het plastisch uitdrukt: "Als je bruine bonen hebt gegeten, ruik je nou eenmaal anders. Die luchtjes hangen vooral heel sterk samen met de samenstelling van je darmflora. Een mens heeft tien keer zoveel bacteriën bij zich als eigen cellen in het lichaam. Een groot deel daarvan zit in de darm. En de samenstelling van dat zogenoemde microbioom heeft ook invloed op de gezondheid. Over dat microbioom leren we steeds meer, en de handtekening van het microbioom, die zit voor een belangrijk in je darmgassen."

Behalve de uitlaatgassen van al die miljoenen bacteriën, zitten er in de darm ook gassen die er door ons eigen lijf zijn ingestopt, legt Sterk uit. "De cellen in je lijf zijn continu bezig om de ene stof in de andere om te zetten. Tijdens dat proces ontstaan ook vluchtige moleculen die in het bloed worden opgenomen. In de longblaasjes en aan het oppervlak van de darmen ontsnappen die vluchtige moleculen heel makkelijk naar de lucht in de long of de darm. Het bekendste voorbeeld daarvan is alcohol. Bij iemand die een paar borrels op heeft, ruik je dat omdat de alcohol deels via het bloed en de longen naar buiten komt."

Zoals de Australische onderzoekers via hun pil de darmgassen willen analyseren, zo ruiken Sterk en collega's al geruime tijd aan de uitgeademde lucht. "Met een relatief eenvoudig apparaat, een eNose, kunnen we de uitademingslucht ontrafelen", zegt Sterk. "Dat kan in wezen heel simpel. De technologie om met heel kleine sensoren specifieke stoffen te meten bestaat al langer. Er staan bijvoorbeeld op verschillende plaatsen in het land automatische snuffelpalen. Als een schip of een container in de Rotterdamse haven schadelijke gassen laat vliegen, wordt dat meteen opgepikt door een heel netwerk van simpele sensoren. Vergelijkbare sensoren kunnen wij ook in een eNose stoppen."

Vluchtige stoffen

Niet alleen je eten, ook je gezondheid laat zijn sporen na in de uitademingslucht. Als iemand ziek is, verandert altijd wel ergens in het lichaam de stofwisseling, en daarmee de vluchtige stoffen die in bloed, longen en darmen terechtkomen. De groep van hoogleraar Sterk heeft hun eNose in de loop der jaren al 'getraind' om het verschil te ruiken tussen bijvoorbeeld iemand met of zonder astma. "Daarbij ga je stapsgewijs zoeken naar specifieke stoffen die wel in de adem van een ziek persoon zitten, en niet bij een gezonde controlepersoon. Samen met het Twentse instituut voor nanotechnologie MESA+, hebben we bij die verschillende stoffen sensoren gezocht. Vervolgens ga je controleren of dat gevonden verschil ook echt onderscheidend is, wanneer je iemand waarvan je vooraf niet weet of die astma heeft in het apparaat laat blazen. Uiteindelijk kunnen we nu in een experimentele opzet zelfs het verschil 'ruiken' tussen verschillende typen astma, en tussen mensen die wel of niet op een bepaald medicijn zullen reageren."

Weten wát de neus precies ruikt, is volgens Sterk voor een medische beslissing niet eens per se noodzakelijk. "In dit onderzoek gaat het ons vooral om de 'handtekening' van een bepaald ziektebeeld. In tweede instantie zoeken we ook uit hoe die specifieke stoffen in de adem terecht zijn gekomen, en wat dat mogelijk kan leren over de biologische mechanismen achter een bepaalde ziekte. Maar voor de herkenning van een specifiek type ziekte is dat in wezen niet eens nodig."

Net als de makers van de Australische 'snuffelpil', is onderzoeker dr. Marc van der Schee aan het AMC en het VUmc in Amsterdam vooral geïnteresseerd in de luchtjes uit de darm. "In 2012 waren wij wereldwijd de eersten die op een systematische manier begonnen met ruiken aan ontlasting. We doen daarvoor een monster in een potje, en voeren de lucht die daar af komt door een vergelijkbare eNose als die waarmee je de adem kan analyseren. Het blijkt dat we op die manier bepaalde darmziekten nóg gevoeliger kunnen opsporen dan via de adem. En dat is misschien ook niet zo gek, omdat je dichter bij de bron meet. Mensen met de darmziekte colitis ulcerosa bijvoorbeeld, of met de ziekte van Crohn, die zeggen het zelf vaak ook al, dat ze aan hun winden kunnen ruiken dat er een periode van ernstige darmontstekingen aan zit te komen. Dat hopen wij met onze analyse van de lucht van de ontlasting uiteindelijk in een nog vroeger stadium te kunnen voorspellen."

Behalve ontstekingen van de darm, heeft Van der Schee zijn elektronische neus ook al getraind op het herkennen van darmkanker. "En we zijn ook in een vergevorderd stadium om bij veel te vroeg geboren kinderen op de neonatale intensive care aan hun ontlasting te ruiken of er misschien een zogenoemde necrotiserende darmontsteking aan zit te komen. Dat is nu voor veel van deze extreme prematuurtjes een belangrijke doodsoorzaak. Als je deze ziekte in een vroeg stadium op het spoor kunt komen door aan de ontlasting te ruiken, kun je ook vroeger proberen in te grijpen."

Ook professor Sterk ziet nauwelijks principiële beperkingen in het aantal ziektebeelden dat hij kan ruiken. "Zelfs borstkanker laat een specifieke 'handtekening' achter in de uitademingslucht", zo weet hij inmiddels. "En op de volwassenen-intensive care hebben we al goede mogelijkheden gevonden om vroege infecties en longschade op te sporen bij patiënten die aan de beademing liggen. Het is natuurlijk een relatief kleine moeite om zo'n elektronische neus in te bouwen in de bestaande beademingsapparatuur op de IC."

Een ander belangrijk voordeel van de elektronische neuzen is hun prijs, benadrukt Sterk. "Het is allemaal bestaande technologie, en net als in de computerindustrie worden deze sensoren alleen maar kleiner en goedkoper. Dat heeft echter wel een belangrijke consequentie. Als je belangrijke medische diagnostiek baseert op een heel goedkope test, dan wil je ook wel dat de 'negatief voorspellende waarde' maximaal is. Voordat je op basis van een eenvoudige ademtest durft te zeggen dat iemand geen kanker heeft, moet je vrijwel honderd procent zeker zijn van je zaak. In het geval van dit soort ziekten zie ik de elektronische neus dan ook vooral als een eerste filter: hij beperkt het aantal mensen dat door moet voor de wél dure en geavanceerde vormen van diagnostiek."

Longpatiënten

Zeker op het gebied van de longaandoeningen heeft de elektronische neus een goede toekomst. "Met een subsidie van de Vriendenloterij zijn twee ingenieurs, Paul Brinkman en Rianne de Vries, samen met het bedrijf dat ook die snuffelpalen in de Rijnmond bouwt, Comon Invent, aan het onderzoeken of we de eNose kunnen inbouwen in bestaande apparatuur voor longmetingen", vertelt huisarts in opleiding en oud-promovendus op het eNose-project, dr. Niki Fens. "Het is nu al gebruikelijk om met een zogenoemde spirometer het uitademingsvolume van longpatiënten te meten. Wat is er nu makkelijker dan dat je in zo'n apparaat ook een eNose inbouwt? Met die metingen willen we gaandeweg ook een enorme database opbouwen, een Breath Cloud, vol met ademanalyses. Het systeem zou op die manier vanzelf steeds beter moeten worden, omdat het leert welke adem uiteindelijk bij een ziekte blijkt te horen en welke niet."

Waar een longarts van een eNose wil leren welk type astma of COPD (blijvend vernauwde luchtwegen) iemand heeft, kan een huisarts op termijn misschien ook via de eNose leren of hij een patiënt antibiotica moet geven of juist een ontstekingsremmer, suggereert Fens. "Ik denk dat het zo ver gaat komen dat een patiënt zo'n sensor ook in zijn mobiele telefoon kan krijgen, en gewaarschuwd kan worden wanneer er een astma-aanval aan zit te komen."

"Uiteindelijk", zo denkt ook hoogleraar Sterk, "zal het meten van luchtjes en andere laagdrempelige diagnostiek net zo gewoon zal worden als een thermometer in je oor. Of nog gewoner zelfs. Nu klinkt het misschien nog als een wilde fantasie, maar ik denk dat onze kinderen en kleinkinderen over een tijdje helemaal niet meer opkijken van, bij wijze van spreken, een T-shirt waar een simpele chip in het boordje geweven zit die je kan waarschuwen voor een of ander medisch probleem. De toekomst zit in de laagdrempelige, goedkope technologie die niet in ons lijf of leven ingrijpt."

De luchtjespil

Aan de voorkant van deze kunststof pil (27 mm lang, 11 mm dik) zit een opening die is afgedekt met een membraan, waar alleen gassen doorheen kunnen. Daarachter zit een sensor die de samenstelling van die gassen analyseert. Dáár weer achter huist een draadloos zendertje dat de analyse doorstuurt naar een ontvanger buiten het lichaam. De meeste ruimte wordt nog ingenomen door de batterij die sensor en zender van stroom voorziet.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden