Elektronische neus ruikt ziektes

De elektronische neus begint aardig rond te snuffelen in de medische wereld. Het apparaatje heeft onlangs weer laten zien darmontstekingen te kunnen ‘ruiken’. Hoe staat het met de technologie? Kunnen we de elektronische neus binnenkort verwachten in het ziekenhuis?

Er lopen speciaal getrainde speurhonden rond die sommige typen kanker kunnen ruiken in menselijke urine. Overal ter wereld proberen wetenschappers dat kunstje na te doen met behulp van elektronische neuzen. Vorige week kwam kwam het apparaatje weer in het nieuws. Maag-darm-leverartsen Nanne de Boer en Tim de Meij van het VU medisch centrum in Amsterdam testten of de zogeheten ‘eNose’ Crohn of colitis ulcerosa, ontstekingsziektes van de darmen, kan herkennen aan de geur van poep. Dat kan, zo schreven zij vorige maand in het tijdschrift Journal of Crohn’s & colitis. Op basis van de geur van de ontlasting lukte het de elektronische neus kinderen met één van de aandoeningen betrouwbaar van gezonde kinderen te onderscheiden. Nog opvallender: de twee darmaandoeningen bleken beide een kenmerkend, specifiek geurprofiel te hebben die de eNose van elkaar kon onderscheiden.

Poep opwarmen

Net zoals onze neus geuren als benzine en parfum herkent, kan de elektronische neus ook geuren van elkaar onderscheiden. Veel subtielere geuren zelfs. Het werkt als volgt. In bovenstaande studie verwarmden de onderzoekers buisjes met ontlastingsmonsters en koppelden die aan het apparaatje. De poeplucht wordt via slangen langs 32 sensoren geleid, waar de geurmoleculen zich aan hechten. Dit leidt per sensor tot een verandering in de elektrische weerstand. “Onze neus meet net als de menselijke neus geen losse moleculen. De sensoren reageren juist op de samenstelling van moleculen in het monster en gaan interactie met elkaar aan. Aan het eind spuugt het apparaat 32 weerstandsverschillen uit”, legt Nanne de Boer uit. Met patroonherkenningsstatistiek wordt vervolgens uit die reeks getallen een geurprofiel opgemaakt.

De technologie bestaat al decennia voor andere doeleinden. Oorspronkelijk is de eNose ontwikkeld door een NASA-laboratorium in Californië om kleine lekkages van ammoniak in onbemande spaceshuttles te detecteren. Dat is nu zo’n dertig jaar geleden. Inmiddels zijn er verschillende soorten van de elektronische neus op de markt. In de beveiliging wordt de eNose bijvoorbeeld gebruikt om explosieven, drugs en chemische wapens op te sporen. Maar het populairst is de elektronische neus momenteel in de voedingsindustrie: hangend boven de lopende band pikt het bedorven of vervuilde voeding eruit.

Kanker

In de medische wereld komt de elektrische neus nog maar net kijken, of ruiken eigenlijk. Veel artsen en medisch wetenschappers denken dat de eNose een gevoelige detector kan zijn voor de kenmerkende stoffen die kankercellen aanmaken. Vorig jaar lieten De Boer en zijn collega’s van het VUmc al zien dat de eNose in staat is om darmkanker en voorstadia daarvan (poliepen in de dikke darm) op te sporen door te ‘ruiken’ aan ontlasting. In dit onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift International Journal of Cancer, bleek de eNose de ontlasting van gezonde personen, patiënten met dikkedarmkanker en patiënten met dikkedarmpoliepen te kunnen onderscheiden. Ook longziektes zoals astma, COPD en longkanker weet de eNose op te sporen. De uitgeademde lucht van mensen met zieke longen is anders dan die van mensen met gezonde longen, zo toonde onderzoek van de Universiteit van Amsterdam een aantal jaar geleden al aan.

“Alle andere onderzoeksgroepen die werken met de eNose richten zich op het detecteren van ziektes in uitgeademde lucht. Wij zijn eigenlijk de enigen die zich met poep bezighouden”, zegt De Boer. De groep begon met ruiken aan poepmonsters met het idee om de preventie van dikke darmkanker te verbeteren. Inmiddels richten ze zich ook op ontstekingen die voorkomen in de onrijpe darmen van te vroeg geboren kindjes; een aandoening die deze kinderen ernstig ziek maakt. “Bij baby’s kan je poepmonsters makkelijk uit hun luier halen. Met de eNose hopen we te voorspellen bij welke kinderen de aandoening zich gaat ontwikkelen en bij welke niet, zodat we de ziekte voor kunnen zijn”, aldus De Boer.

Meten aan scheten

Gaat de elektronische neus de huidige diagnostische test, waarbij de arts met een lange dunne slang met daarop een lampje en een camera in de darmen kijkt, een poepje laten ruiken? De Boer: “Tot nu toe is al het eNose-onderzoek in de medische wereld een proof of principle. Het zit in de eerste fase, waarin we hebben laten zien dat het kan.” Wat de waarde is van de elektronische neus in de klinische praktijk zal in de toekomst onderzocht moeten worden. “Het is een relatief nieuwe techniek en we moeten nog uitzoeken wat de juiste methodiek is. De volgende fase bestaat uit het valideren van de technologie bij een nieuwe, grotere groep patiënten.”

“Bovendien moeten we om de neus gevoeliger te maken werken aan verdere ontwikkeling van de sensoren”, gaat De Boer verder. “De eNose detecteert een afwijkende geur in de ontlasting van darmpatiënten. Maar we weten niet wat we meten, welke moleculen die afwijkende geur veroorzaken.” Bij longkanker is dat wel bekend: patiënten ademen zogeheten alkanen en benzeenderivaten uit die de eNose oppikt. Waarschijnlijk is de geur bij darmaandoeningen het resultaat van een veranderende bacteriesamenstelling in de darm. Om dat uit te pluizen zet de onderzoeksgroep nu een methode op om de moleculen uit de poeplucht te analyseren.

Of de eNose straks net zo betrouwbaar vroegtijdig kanker kan opsporen als beeldopnames, is nu dus nog de vraag. Makkelijker en minder vervelend voor de patiënt is de technologie in ieder geval wel. De Boer ziet daarnaast nog een andere toekomstige rol voor de elektronische neus, voor thuisgebruik. “Het zijn wilde dromen, maar ik zie de eNose wel voor me als verlengstuk van de iPhone. Mensen met darmziekten kunnen dan bijvoorbeeld thuis bijhouden hoe hun ziekte ervoor staat. Maar dat is nu echt nog luchtfietserij.”