Exhaled Breath Analysis for Detecting Interstitial Lung Diseases
Samenvatting proefschrift Iris G. van der Sar
Erasmus Universiteit Rotterdam, 23 oktober 2024
Promotor: prof. dr. Marlies S. Wijsenbeek-Lourens
Co-promotor: dr. Catharina C. Moor
De groep interstitiële longziekten (ILD) omvat >200 verschillende longaandoeningen die het long interstitium (i.e. de ruimte tussen de longblaasjes en de bloedvaten) aantasten. Patiënten presenteren zich met algemene respiratoire symptomen zoals kortademigheid bij inspanning, hoesten en vermoeidheid. De meeste ILD's zijn zeldzaam met een onduidelijke oorsprong en zijn chronisch met een progressief beloop. ILD wordt meestal vermoed op een computer tomografie (CT) scan van de borstkas, maar de CT-scan is niet specifiek om een exacte diagnose van ILD vast te stellen. Na meerdere aanvullende onderzoeken wordt de meest waarschijnlijke ILD diagnose vastgesteld in een multidisciplinaire teambespreking met onder andere longartsen, radiologen, pathologen en reumatologen. Het bepalen van de optimale behandelstrategie (immunosuppressiva en/of fibroseremmers) hangt af van meerdere patiënt gerelateerde factoren, maar is vaak een uitdaging en de respons op behandeling is moeilijk te voorspellen.
Uitgeademde lucht bevat verschillende componenten, waaronder vluchtige organische stoffen (VOC's) die afkomstig zijn van verschillende metabolische en pathofysiologische processen in het lichaam of van (in)directe invloeden van buitenaf. Het totaal aan VOC's dat een persoon uitademt, wordt een ademprofiel genoemd en is een afspiegeling van de gezondheidsstatus van het lichaam. In de afgelopen decennia is de analyse van VOC's bestudeerd met behulp van twee technieken, gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS) en elektronische neus (eNose) sensortechnologie. De laatste heeft potentieel als medische point-of-care test (i.e. sneltest) gezien de snelle, niet-invasieve, goedkope, toegankelijke aard en is daarom het hoofddoel van dit proefschrift.
Dit proefschrift bestaat uit verschillende delen, waarvan het eerste als introductie dient. Dit bevat een beschrijving van de technische details van de eNose en overzichten van beschikbaar wetenschappelijk bewijs voor eNose- en GC-MS-technologie bij verschillende longziekten met een focus op ILD.
Het tweede deel rapporteert de resultaten van meerdere cross-sectionele onderzoeken waarin de diagnostische waarde van de eNose is onderzocht in verschillende Nederlandse en Europese ziekenhuizen. Zowel in de studie waarbij patiënten met ILD en andere longziekten (astma, chronisch obstructieve longziekte (COPD) en longkanker) zijn vergeleken, als in meerdere (internationale) studies waarbij patiënten met verschillende typen ILD inclusief sarcoïdose zijn vergeleken, werden positieve resultaten gevonden. De ademprofielen van deze groepen patiënten bleken verschillend waarbij een hoge accuracy, sensitiviteit en specificiteit werd gevonden van de eNose ademtest.
Deze resultaten geven aan dat eNose in de toekomst een nauwkeurige diagnose van ILD kan faciliteren. Tevens kan het gebruik van de eNose zorgen voor het versneld doorverwijzen van patiënten met een hoge verdenking op ILD. Ten slotte, kan de eNose de diagnostische zekerheid verhogen en daarmee hopelijk de noodzaak tot invasieve diagnostische procedures verminderen. Nieuwe multicenteronderzoeken zijn nu eerst nodig om de genoemde resultaten extern te valideren en longitudinale onderzoeken om de rol van eNose bij het monitoren van ziekteactiviteit beter te begrijpen.
Naast de diagnostische toepassing van een eNose, hebben we onderzocht of deze techniek kan worden gebruikt om te screenen op systemische sclerose geassocieerde ILD en medicatie geïnduceerde ILD veroorzaakt door antineoplastische behandeling. Beide onderzoeken resulteerde in een hoge nauwkeurigheid voor het onderscheiden van eNose-ademprofielen van patiënten met ILD en zonder ILD. Dit wijst op het potentieel van eNose als screeningtest wat verder moet worden onderzocht in longitudinale studies.
Ten slotte hebben we gebruik gemaakt van GC-MS-technologie voor het analyseren van uitgeademde lucht om te onderzoeken of we patiënten met fibrose, inflammatie of een combinatie van beide kunnen onderscheiden. Patiënten werden geïncludeerd in twee ziekenhuizen, waarvan één ziekenhuis diende als trainingscohort en één als extern validatiecohort. Helaas konden de resultaten van het trainingscohort niet worden gevalideerd in het andere cohort. Dit suggereert geen rol voor GC-MS-analyse van uitgeademde lucht bij het onderscheiden van ILD fenotypen en onderstreept de noodzaak van externe validatie van resultaten in onderzoeken naar biologische markers
