Krankheiten am Körpergeruch erkennen?
Neue Lasertechnologie zeigt Potenzial für die nicht-invasive Diagnostik
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Forschende des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS und der Technischen Universität Dresden haben einen neuen Ansatz zur Untersuchung krankheitsbedingter Veränderungen des Körpergeruchs erprobt. Mit laserbasierter photoakustischer Spektroskopie analysierten sie flüchtige organische Verbindungen in einfachen Körperabstrichen. In einer ersten Studie zeigten sich Unterschiede zwischen den Proben gesunder Personen und von Menschen mit Parkinson, COVID-19 oder anderen Krankheiten. Die Ergebnisse zeigen das Potenzial der Methode für künftig schnellere Voruntersuchungen.
Körpergeruch als Informationsquelle für die Diagnostik
Krankheiten können die Zusammensetzung flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) und damit den Körpergeruch verändern. Diese charakteristischen Geruchsmuster können in der Atemluft und in Körperflüssigkeiten, dem menschlichen Volatilom, nachgewiesen werden. Bisherige Analyseverfahren sind jedoch häufig aufwendig, zeitintensiv und erfordern spezialisiertes Personal. Für eine breite Anwendung fehlen daher bislang schnelle, einfach vor Ort einsetzbare Verfahren.
Das Forschungsteam des Fraunhofer IIS und der TU Dresden kombinierte eine einfache Probenahme am Probanden mit hochempfindlicher Lasermesstechnik. Dafür wurden Abstriche aus dem vorderen Nasenbereich, vom Bauchnabel und aus der Ohrmuschel genommen. Ein Spektrometer erfasste anschließend die Muster der flüchtigen Verbindungen. Der Nasenabstrich erwies sich dabei als besonders vielversprechend.
Lasertechnologie macht Zusammensetzung krankheitsbedingter Änderung von Körpergerüchen sichtbar
Das am Fraunhofer IIS entwickelte Messsystem nutzt breit durchstimmbare Quantenkaskadenlaser und einen empfindlichen photoakustischen Detektor. Damit wird ein charakteristischer spektraler Fingerabdruck der VOCs erzeugt. Die statistische Auswertung zeigte, dass der Messumfang stark reduziert werden kann ohne relevante Informationen zu verlieren. Damit kann zukünftig eine kompakte, schnelle und kostengünstige Messtechnik realisiert werden.
Erste Studie liefert vielversprechende Hinweise
Die veröffentlichte Untersuchung ist ein erster Machbarkeitsnachweis unter kontrollierten Laborbedingungen. Aus einer großangelegten Studie (SMELLODI) wurden stichprobenartig 24 Probanden ausgewählt: sechs gesunde Kontrollpersonen sowie jeweils sechs Personen mit Parkinson, COVID-19 und anderen Krankheitsbildern. Ergänzende Messungen an drei weiteren Parkinson- Proben nach zwei Wochen lieferten erste Hinweise auf die zeitliche Stabilität der Ergebnisse.
Die Ergebnisse ersetzen keine ärztliche Diagnose. Vor einer medizinischen Anwendung sind größere Studien mit vielfältigeren Personengruppen unter realen Bedingungen notwendig. Langfristig könnte die Technologie aber frühzeitig Hinweise auf mögliche Erkrankungen liefern und die Entscheidung über weitere Untersuchungen unterstützen.
Partner bringen technisches und medizinisches Wissen zusammen
Das Fraunhofer IIS entwickelte den Versuchsaufbau, führte die Labormessungen durch und wertete die Daten statistisch aus. Die Technische Universität Dresden brachte medizinische und klinische Expertise ein, koordinierte die Rekrutierung, Diagnose und Probennahme.
Die Forschung wurde teilweise von der Europäischen Union über das Projekt »SMELLODI« gefördert (HORIZON-EIC-2021-PATHFINDEROPEN-01, Förderkennzeichen 101046369). Das Projekt DEAL ermöglichte und organisierte die frei zugängliche Veröffentlichung. Die Studie »Detection of disease-associated VOC signatures with laser-based photoacoustic spectroscopy (LPAS)« ist in Scientific Reports im Verlag Springer Nature erschienen.
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