青色背景中的一般分子

挥发性有机化合物生物标志物

人体代谢活动产生的挥发性有机化合物(VOCs)的测量是健康监测和疾病检测的有力手段

实时的全身代谢快照

挥发性有机化合物(VOCs)是一种气态分子,可以快速、无创地从呼吸中采样,并使用狗万2021a . 它们可以来源于体内(内源性挥发性有机化合物)或外部来源,如饮食、处方药和环境暴露(外源性挥发性有机化合物)。

研究已经确定了超过1000种挥发性有机化合物,可以在呼吸中发现狗万 它们提供了有关整体健康的丰富信息来源,并具有作为疾病发病和进展指标的巨大潜力。

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呼吸VOC生物标记物反映患者表型

内源性挥发性有机化合物是体内代谢活动的产物,这些挥发性有机化合物的变化可能是特定疾病过程的特征。呼吸中的外源性挥发性有机化合物也可用于评估药物代谢,或测量环境中潜在有害化合物(如苯)的暴露。最近我们开发了外源性VOC(EVOC®)探针可与呼吸测试结合使用,以评估目标代谢途径的活性。

脂质过氧化和氧化应激作为呼吸生物标志物的来源

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挥发性有机化合物的仪器的起源

内源性挥发性有机化合物在全身产生,并在血液中被吸收和分布。它们从血液中交换到肺部的空气中,然后与呼吸液滴和大气气体一起呼出。呼出的挥发性有机化合物提供了一个有用的生物标志物来源,与身体的新陈代谢有着明确的联系。

呼吸活检能够无创收集和分析呼吸中的VOC生物标志物。血液在整个循环系统中流动大约需要1分钟。通过对呼吸进行一分钟或更长时间的采样,即使是来自身体各个部位的非常低水平的VOC生物标志物也可以预先浓缩、检测和识别。简单地通过延长样本收集时间,就可以提高灵敏度,帮助检测疾病早期阶段的细微变化。

呼吸采样的优点

全身血液取样

  • 你的肺在与血液交换化学物质方面非常有效,包括挥发性代谢物和甚至在疾病的早期阶段就产生的生物标记物。
  • 你的血量在你身体周围循环一圈需要大约1分钟。
  • 通过连续预浓缩呼出的化学物质,我们可以对整个循环血容量进行取样和分析。
  • 这是完全无创和无疼痛。

外源性挥发性有机化合物的来源范围更广,在很大程度上被忽视为生物样品中的环境污染物。然而,近年来,外源性VOCs越来越引起人们的兴趣,因为许多外源性VOCs与生物系统相互作用,并能提供与健康和疾病相关的有价值的信息。例如,肠道微生物产生的外源性VOCs可能是关键的健康指标。

我们进一步利用了外源性VOCs的力量EVOC探针.许多外源性VOCs在体内通过核心代谢途径进行处理,这些途径也常参与药物代谢。通过使用EVOC探针,我们可以评估这些途径的活性,这可能与治疗选择和精准医疗有关。

EVOC探针

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博客形象设计研究

代谢组学与基因组学

基因组是理解人类生物学的有力工具,但它不包含有效早期疾病检测和精确医学所需的信息。代谢组学是对参与体内代谢途径的所有小分子的定量研究,它提供了一个更完整的图像。

基因是生物体生物功能的蓝图,但许多疾病不会改变遗传学,即使是那些基因改变的疾病也很少能说明全部情况。在大多数情况下,疾病是多种遗传属性与环境因素、饮食和生活方式选择、微生物组群差异和代谢反应相互作用的结果。

基因组学可以用来预测你个人在生命中的某个阶段患某种疾病的风险,而代谢组学可以告诉你,你现在是否患有这种疾病以及病情有多严重。此外,检测代谢组的变化可用于预测病情加重,监测对治疗的反应和检测不良反应或毒性。

呼吸活检(Breath Biopsy)提供了一种非侵入性取样方法,对代谢组产生的与广泛疾病(包括呼吸疾病、肝病和癌症)相关的VOCs进行取样。呼吸活检的应用范围包括早期检测、精准医学和环境研究,尤其适用于药物开发过程中的治疗监测和不良反应预测。

呼吸活检的应用

利用呼吸活检确定肝功能的生物标志物

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呼吸柠檬烯在肝硬化患者中增加

VOCs与疾病生物学

正在进行研究,以便在特定挥发性有机化合物与其生产过程中涉及的生物过程之间建立更清晰的联系(更多信息,请参阅我们的客人的博客马斯特里赫特大学的Rianne Fijten博士)。下面只是一些说明挥发性有机化合物与主要疾病之间的关系的例子。

癌症和瓦伯格效应

越来越清楚的是,癌细胞的代谢与健康细胞的代谢有着巨大的不同。代谢变化可能是癌症中最早可检测到的变化之一,随着疾病的发展而变得更加明显。呼出的挥发性有机化合物的变化也会因免疫系统的反应而增加值得注意的是,其快速增长主要由糖酵解通量急剧增加产生的能量驱动,称为Warburg效应。糖酵解增加导致乳酸和延胡索酸代谢物增加,从而改变呼出气体中的VOC丰度。

癌症和瓦伯格效应

点击按钮阅读更多关于呼吸活检用于早期癌症检测的文章,这些文章由Balkees Abderrahman博士撰写,Balkees Abderrahman博士是安德森医学博士的研究员,也是福布斯30岁以下科学杂志之一。

呼吸活检在早期癌症检测中的应用

炎症性疾病中的VOC生物标志物

炎症引起的代谢变化与一系列疾病相关,可以通过呼吸中的VOCs检测到。例如,十一烷、3-甲基己烷、1-十五烯等VOCs反映了呼吸道疾病中的气道炎症。同样,炎症性肠病(IBD)患者的酯、吲哚和短链脂肪酸.由于使用Owlstone医疗技术检测到的VOC剖面已被用于检测IBD并区分万博支持扫码两种主要形式,克罗恩病和溃疡性结肠炎患者

炎症性疾病中的VOC生物标志物

氧化应激和脂质过氧化作为VOCs的来源

脂肪肝的EVOC探针

柠檬烯箱线图
结果表明柠檬烯可用于肝硬化的鉴别。
脂肪肝是一个日益增长的问题在世界范围内,是一个主要的目标,研究使用VOCs呼吸。几项研究,最近一项使用呼吸活检的研究表明,外源性VOC柠檬烯的增加是肝硬化的一个强有力的指标。肝硬化患者接受肝脏移植后,呼吸中的柠檬烯含量甚至会下降。柠檬烯通常存在于食物和饮料中,尤其是橙汁,因此是评估肝功能的理想EVOC探针。

我们目前正在研究柠檬烯是否可用于检测早期脂肪肝疾病,如非酒精性脂肪肝(NAFLD)和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)。

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欧尔斯通的任务是通过早期诊断拯救生命

我们的使命是拯救10万人的生命,节省15亿美元的医疗费用

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