Kinderartsen MDL voorzien brede rol voor e-nosetechnologie

Delen via:

Analyse van ontlasting met een e-nose kan de prognose voorspellen van ernstig ondervoede kinderen in ‘low-resource’-landen (ontwikkelingslanden). Dat blijkt uit onderzoek van kinderarts dr. Wieger Voskuijl en kinderarts MDL dr. Tim de Meij uit het Emma Kinderziekenhuis van het Amsterdam UMC. Zij zien ook toekomst voor deze technologie in de geneeskunde in ‘high-resource’-landen als Nederland.

Kinderen met ernstige ondervoeding hebben een veranderde darmflora. In een ‘proof of concept’-studie hebben Voskuijl en De Meij laten zien dat Volatile Organic Compounds (VOC’s) in ontlasting een afspiegeling zijn van de samenstelling van de microbiota. Daarmee kunnen metabole veranderingen door ondervoeding worden vastgesteld. Analyse van VOC’s in ontlasting met een e-nose blijkt vrij nauwkeurig te kunnen voorspellen of een ondervoed kind een verhoogde kans heeft op overlijden. Afgelopen november is de studie gepubliceerd in Nature Scientific Reports.1

Pionieren

Tim de MeijVoskuijl en De Meij zijn al langere tijd geïnteresseerd in het onderwerp. De Meij promoveerde in 2017 op VOC-onderzoek. De e-nose werd nog voornamelijk gebruikt voor ademanalyse, maar hij had het apparaat omgebouwd voor analyse van ontlasting. “We hebben een ‘poepdatabase’ opgebouwd en zijn daaraan gaan ruiken met de e-nose. Daar kwamen al meteen leuke resultaten uit. We waren aan het pionieren en ontdekten een grote wereld achter de e-nosetechnologie met veel potentie binnen de geneeskunde.”

Voskuijl heeft drie jaar gewoond en gewerkt in het Afrikaanse land Malawi en is er nog steeds enkele keren per jaar voor zijn onderzoek. Hij heeft daar een gastaanstelling en neemt deel aan een internationaal netwerk voor onderzoek naar ziekte en voedingstoestand bij kinderen (zie: www.chainnetwork.org). Hij kende De Meij al en zij besloten hun onderzoeksvelden samen te brengen. “De e-nosetechniek is zeer geschikt voor gebruik in Afrika, met hoge ziekte-intensiteit en grote aantallen patiënten. Ik heb daar vaak aan het bed gestaan van een kind dat overleed aan de gevolgen van ondervoeding, terwijl we dat totaal niet konden voorspellen. Dat is frustrerend. Daarom leek het ons erg interessant om deze moderne technologie te gebruiken voor analyse van VOC-profielen die kinderen uitscheiden en daarmee de klinische uitkomst te voorspellen. We hadden al poepsamples van Afrikaanse kinderen van wie we wisten of zij wel of niet waren overleden in het ziekenhuis. Bij onderzoek daarvan in Nederland bleek dat de e-nose deze kinderen behoorlijk goed kon onderscheiden. Dat lukte al drie tot vijf dagen voor het overlijden.”

Foto: Dr. Tim de Meij, kinderarts MDL, Emma Kinderziekenhuis, Amsterdam UMC.

Studie

In de studie zijn VOC-profielen vergeleken van 19 ernstig ondervoede kinderen die binnen 6 dagen na ziekenhuisopname overleden en 38 kinderen die na opname weer naar huis konden. De ontlasting was verzameld bij opname en binnen een half uur bevroren tot -80 graden. De monsters zijn vanuit Malawi en Kenia op droogijs vervoerd naar Nederland voor VOC-analyse. Met de profielen bleek het redelijk goed mogelijk om onderscheid te maken tussen de groepen kinderen (AUC-waarde 0,71). Het is voor het eerst dat dit is onderzocht en aangetoond. Het resultaat ondersteunt het idee dat ernstig ondervoede kinderen specifiek veranderde metabole en microbiële kenmerken hebben vergeleken met niet-ondervoede kinderen. De onderzoekers realiseren zich dat VOC’s niet alleen worden geproduceerd door de microbiota, maar waarschijnlijk ook vrijkomen bij ontstekingsprocessen in de darmen. Daarom is meer onderzoek nodig om specifieke, individuele VOC’s te kunnen onderscheiden en hun afkomst te achterhalen. De onderzoekers verwachten dat meer kennis over VOC’s zal leiden tot meer inzicht in de processen achter ernstige ondervoeding en ook tot de ontwikkeling van specifieke sensors en handzame apparaten voor VOC-analyse in de klinische praktijk.

Inzicht krijgen

In vervolgonderzoek willen Voskuijl en De Meij de studie herhalen met een grotere groep samples uit verschillende Afrikaanse en Aziatische landen. Er is toestemming om de e-nose toe te passen op 500 samples van zieke kinderen met verschillende vormen van voedingstoestand. De samples worden geanalyseerd in een laboratorium in Warwick (Engeland), waarmee De Meij goede contacten heeft. Zo wordt nagegaan of onderscheid mogelijk is tussen groepen kinderen. Bovendien wordt onderzocht welke moleculen worden waargenomen om daarmee meer inzicht te krijgen in de pathofysiologie. De eerste resultaten worden begin volgend jaar verwacht. Daarnaast gaat een andere studie plaatsvinden, vertelt Voskuijl. “Bij Afrikaanse kinderen die mogelijk tbc hebben, wordt ontlasting verzameld voor een nieuwe test. Wij gaan die poepsamples testen met de e-nose om te onderzoeken of we tbc in ontlasting kunnen ‘ruiken’. Dat kan al in uitademingslucht, maar als het ook in poep kan, zou dat een mooie niet-invasieve en gevalideerde aanvulling zijn. Ontlasting kan worden verzameld en opgeslagen, om dan later in één keer veel samples te analyseren. Met adem is dat veel moeilijker. De diagnostiek van tbc bij kinderen is erg ingewikkeld en er is veel onder-diagnostisering. Als het snel en niet-invasief kan in ontlasting, is dat een belangrijk stuk extra gereedschap.”

Preventie en vroege detectie

Machines om ontlasting te analyseren zijn nu nog tamelijk groot en staan niet in ieder ziekenhuis. Maar volgens Voskuijl zijn er al handzame apparaten die bijvoorbeeld enkele veelvoorkomende VOC’s kunnen analyseren. “De apparatuur wordt kleiner. Dat is gunstig, want het is logistiek en financieel gezien lastiger om grote apparaten naar Afrika te sturen. Misschien kunnen we de validatie van kleinere apparaten in een setting doen zoals bij ons, waarna we die gaan testen in het veld, bijvoorbeeld Malawi. Ik denk dat dat binnen 10 jaar wel mogelijk is.”

De Meij denkt dat het mogelijk is om sensoren te ontwikkelen voor toepassing in een handzame e-nose. Deze apparaten kunnen in de toekomst een rol gaan spelen bij preventie en vroege detectie. Ook in de geneeskunde in landen als Nederland. “Hopelijk kunnen we hiermee diagnoses stellen al voordat de patiënt ernstige klachten heeft. Misschien is snellere behandeling mogelijk zonder dat belastende onderzoeken nodig zijn. Ik denk dat de technologie ook geschikt kan zijn voor bijvoorbeeld screeningsprogramma’s, omdat deze techniek snel en relatief goedkoop is. En als we alle metingen van een e-nose opslaan in een database, kan de techniek met behulp van algoritmes steeds betrouwbaarder worden. Voor behandelaars ontstaan zo feedbacksystemen die hen ondersteunen bij hun beslissingen. Cruciaal in deze ontwikkeling is samenwerking tussen artsen voor de medische inbreng, technologen voor de sensoren en ICT-deskundigen voor de software. Dat is ook een erg leuke kant van dit onderzoek. Het zou mooi zijn als het opsporen en monitoren van ziektes kan gebeuren met een ‘handheld’ e-nose, ook door verpleegkundigen en misschien zelfs door ouders van kinderen.”

Valideren

Tim de Meij vertelt dat de e-nose is ontwikkeld in de VS en aanvankelijk was bedoeld voor opsporing van biochemische wapens. Het apparaat heeft tientallen sensoren om moleculen in lucht te detecteren, maar de samenstelling van deze sensoren is nooit vrijgegeven wat de interpretatie van VOC-uitkomsten bij de studies bemoeilijkte. “We zijn inmiddels overgestapt op nieuwere e-nosetechnologie, met sensoren waarvan we wel weten hoe ze precies reageren. Dat is belangrijk om de methode te reproduceren en te valideren en sensoren-op-maat te ontwikkelen. Met die stap zijn we nu bezig, mede om de techniek verder te verbeteren en te zorgen dat we geen last hebben van ruis door allerlei andere moleculen in de lucht. Daarnaast geeft deze kennis meer inzicht in de pathofysiologie. We onderzoeken bij onder andere IBD, NEC en sepsis welke moleculen verantwoordelijk zijn voor welke klinische verschillen.”

Bron:

  1. Van den Brink D, De Meij T, Brals D, et al. Prediction of mortality in severe acute malnutrition in hospitalized children by faecal volatile organic compound analysis: proof of concept. Sci Rep. 2020;10:18785.

Darmepitheelcellen weerstaan ontsteking

okt 2021 | IBD, Maag-darm-leveroncologie

Lees meer over Darmepitheelcellen weerstaan ontsteking

PAR1 betrokken bij progressie van pancreascarcinoom

okt 2021 | Maag-darm-leveroncologie

Lees meer over PAR1 betrokken bij progressie van pancreascarcinoom

Hyperbare zuurstoftherapie mogelijk effectief tegen IBD

okt 2021 | IBD

Lees meer over Hyperbare zuurstoftherapie mogelijk effectief tegen IBD

‘MDL-artsen kunnen nu endoscopisch veel zelf behandelen’

okt 2021 | Endoscopie

Lees meer over ‘MDL-artsen kunnen nu endoscopisch veel zelf behandelen’

Diverse omic-analyses leggen pathogenese van pancreascarcinoom bloot

okt 2021 | Maag-darm-leveroncologie

Lees meer over Diverse omic-analyses leggen pathogenese van pancreascarcinoom bloot

Pembrolizumab plus chemo als eerstelijnsbehandeling bij gevorderde slokdarmkanker

sep 2021 | Immunotherapie, Maag-darm-leveroncologie

Lees meer over Pembrolizumab plus chemo als eerstelijnsbehandeling bij gevorderde slokdarmkanker

Live webcast Bridging the Gaps in Inflammatory bowel disease (IBD)

16 nov 2021 om 20:30 | IBD

Lees meer over Live webcast Bridging the Gaps in Inflammatory bowel disease (IBD)

Live webcast Long covid: wat weten we, wat kunt u verwachten, wat kunt u doen?

10 nov 2021 om 20:30

Lees meer over Live webcast Long covid: wat weten we, wat kunt u verwachten, wat kunt u doen?

Make it happen: Someday starts today

28 jun 2021 om 20:00 | IBD

Lees meer over Make it happen: Someday starts today

Treatment with DOACs - optimal balance between prevention of thrombosis and bleeding

25 mei 2021 om 20:30 | Vasculaire geneeskunde

Lees meer over Treatment with DOACs - optimal balance between prevention of thrombosis and bleeding

De rol van de JAK-STAT pathways in colitis ulcerosa

13 apr 2021 om 19:30 | IBD

Lees meer over De rol van de JAK-STAT pathways in colitis ulcerosa

Darmgezondheid: diagnostiek en het brein

24 mrt 2021 | Maag-darm-leveroncologie, Ouderen

Lees meer over Darmgezondheid: diagnostiek en het brein

Darmgezondheid bij jong en oud

24 mrt 2021 | Maag-darm-leveroncologie, Ouderen

Lees meer over Darmgezondheid bij jong en oud

Symposium 85 jaar darmgezondheid: wetenschap van jong tot oud

2 feb 2021 | Maag-darm-leveroncologie, Ouderen

Lees meer over Symposium 85 jaar darmgezondheid: wetenschap van jong tot oud

Precisiezorg dichterbij dan we denken

2 nov 2020

Lees meer over Precisiezorg dichterbij dan we denken

e-learning: Verbeterde zorg voor slokdarm- en maagkanker

Chirurgie

Lees meer over e-learning: Verbeterde zorg voor slokdarm- en maagkanker
Er zijn geen bijeenkomsten gevonden.

Nieuwe macrofaagsubpopulatie herstelt paracetamol-geïnduceerde leverschade

Lees meer
Lees meer over Nieuwe macrofaagsubpopulatie herstelt paracetamol-geïnduceerde leverschade

Samenstelling darmbacteriën na fecestransplantatie voorspelt gewichtsverlies

Lees meer
Lees meer over Samenstelling darmbacteriën na fecestransplantatie voorspelt gewichtsverlies

Snelle en aanhoudende remissie op filgotinib bij CU

Lees meer
Lees meer over Snelle en aanhoudende remissie op filgotinib bij CU

EUS-geleid biopt voorafgaand aan resectie van pancreascarcinoom

Lees meer
Lees meer over EUS-geleid biopt voorafgaand aan resectie van pancreascarcinoom

Aanhoudende werkzaamheid van upadacitinib bij matig tot ernstig actieve CU

Lees meer
Lees meer over Aanhoudende werkzaamheid van upadacitinib bij matig tot ernstig actieve CU

Minder peritoneale metastasering van maagkanker door CTGF-remming

Lees meer
Lees meer over Minder peritoneale metastasering van maagkanker door CTGF-remming

Tool voor detectie van submucosale kanker in grote niet-gesteelde colorectale poliepen

Lees meer
Lees meer over Tool voor detectie van submucosale kanker in grote niet-gesteelde colorectale poliepen

Real-world evaluatie van tofacitinib voor colitis ulcerosa

Lees meer
Lees meer over Real-world evaluatie van tofacitinib voor colitis ulcerosa

Betere prognose dankzij surveillance voor pancreaskanker bij CDKN2A-mutatiedragers

Lees meer
Lees meer over Betere prognose dankzij surveillance voor pancreaskanker bij CDKN2A-mutatiedragers

Slokdarm- en maagkanker

jun 2021 | Chirurgie, Maag-darm-leveroncologie

Lees meer over Slokdarm- en maagkanker

Impact van COVID-19 op bevolkingsonderzoek darmkanker in Nederland

feb 2021 | Maag-darm-leveroncologie

Lees meer over Impact van COVID-19 op bevolkingsonderzoek darmkanker in Nederland

Leefstijl en voeding bij levercirrose en hepatische encefalopathie

jan 2020 | Hepatologie

Lees meer over Leefstijl en voeding bij levercirrose en hepatische encefalopathie

Medicamenteuze behandelmogelijkheden bij hepatische encefalopathie

okt 2019

Lees meer over Medicamenteuze behandelmogelijkheden bij hepatische encefalopathie