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.

Trilapparaatje helpt tegen nachtelijke refluxklachten

aug 2022

Lees meer over Trilapparaatje helpt tegen nachtelijke refluxklachten

De impact van coloscopie op de werkproductiviteit

aug 2022 | Endoscopie

Lees meer over De impact van coloscopie op de werkproductiviteit

Adjuvant sorafenib na RFA verbetert prognose van HCC-patiënten

aug 2022 | Maag-darm-leveroncologie

Lees meer over Adjuvant sorafenib na RFA verbetert prognose van HCC-patiënten

Risico op psoriasis na behandeling met een TNF-α-remmer

jul 2022 | IBD, Psoriasis, RA

Lees meer over Risico op psoriasis na behandeling met een TNF-α-remmer

Kinderen met (actieve) IBD hebben toegenomen risico op VTE

jul 2022 | IBD, Kinderen

Lees meer over Kinderen met (actieve) IBD hebben toegenomen risico op VTE

Domperidon voor gastroparese geeft matige verbetering van klachten

jul 2022

Lees meer over Domperidon voor gastroparese geeft matige verbetering van klachten

Webcast Immuuntherapie: herkennen van bijwerkingen en acties voor de niet-oncoloog

7 sep 2022 om 20:30 | Immuuntherapie

Lees meer over Webcast Immuuntherapie: herkennen van bijwerkingen en acties voor de niet-oncoloog

Gewone symptomen van zeldzame ziekten

20 apr 2022 om 20:30

Lees meer over Gewone symptomen van zeldzame ziekten

JAK-remmers in de klinische praktijk: inzichten vanuit verschillende disciplines

28 mrt 2022 om 19:30 | IBD

Lees meer over JAK-remmers in de klinische praktijk: inzichten vanuit verschillende disciplines

Webcast Bridging the Gaps in Inflammatory bowel disease (IBD)

25 mrt 2022 | IBD

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

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

10 nov 2021 om 20:30

Lees meer over 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

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

e-learning: Verbeterde zorg voor slokdarm- en maagkanker

Chirurgie

Lees meer over e-learning: Verbeterde zorg voor slokdarm- en maagkanker

UEG in ORANJE 2022

zondag 9 okt 2022 van 18:00 tot 21:45

Lees meer over UEG in ORANJE 2022

Lange tijd tot diagnose bij eosinofiele oesofagitis

Lees meer
Lees meer over Lange tijd tot diagnose bij eosinofiele oesofagitis

Langwerkende GLP-1R/GLP-2R-agonist veilig en effectief

Lees meer
Lees meer over Langwerkende GLP-1R/GLP-2R-agonist veilig en effectief

Geen voordeel intensiveren chemotherapie bij gemetastaseerd CRC

Lees meer
Lees meer over Geen voordeel intensiveren chemotherapie bij gemetastaseerd CRC

Toevoegen panitumumab verbetert overleving bij linkszijdig RAS-wildtype mCRC

Lees meer
Lees meer over Toevoegen panitumumab verbetert overleving bij linkszijdig RAS-wildtype mCRC

Vroege-fasestudie bij dMMR-rectumcarcinoom toont indrukwekkende respons

Lees meer
Lees meer over Vroege-fasestudie bij dMMR-rectumcarcinoom toont indrukwekkende respons

ctDNA succesvolle biomarker voor adjuvante therapie bij coloncarcinoom

Lees meer
Lees meer over ctDNA succesvolle biomarker voor adjuvante therapie bij coloncarcinoom

Praktijkonderzoek wijst op laag risico oesofaguscarcinoom na endoscopische eradicatie barrettoesofagus

Lees meer
Lees meer over Praktijkonderzoek wijst op laag risico oesofaguscarcinoom na endoscopische eradicatie barrettoesofagus

Gastrojejunostomie werkt beter dan stent bij blokkade maag-darmdoorgang

Lees meer
Lees meer over Gastrojejunostomie werkt beter dan stent bij blokkade maag-darmdoorgang

Onderhoudsbehandeling mirikizumab bij IBD effectief

Lees meer
Lees meer over Onderhoudsbehandeling mirikizumab bij IBD effectief

Podcast pancreascarcinoom

dec 2021

Lees meer over Podcast pancreascarcinoom

Podcast - Periampullaire tumoren: maak onderscheid

nov 2021

Lees meer over Podcast - Periampullaire tumoren: maak onderscheid

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

Diagnose en behandeling van inflammatoire darmziekten (IBD)

dec 2020 | IBD

Lees meer over Diagnose en behandeling van inflammatoire darmziekten (IBD)

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

MedNet Dermatologie nr 1-2022

jul 2022

Lees meer over MedNet Dermatologie nr 1-2022