Elektronische neus snuffelt in poepbiobank en kan gevaarlijke darmontsteking al vroeg opsporen.

Een elektronische neus kan een gevaarlijke darmontsteking bij te vroeg geboren baby’s vermoedelijk dagen van te voren al ruiken. Nu wordt de diagnose pas gesteld als de ziekte er is. De eNose, ook gebruikt door het Amerikaanse leger om (bio)chemische wapens op te sporen, herkent een afwijkend geurprofiel in de poep van de baby’s. Voor hun onderzoek met de neus leggen onderzoekers van het VUmc de eerste poepbiobank ter wereld aan.

27 november 2015

Jaarlijks krijgen ongeveer 100 zeer vroeg geboren kindjes (dat wil zeggen met een zwagerschapsduur korter dan 28 weken) de ziekte necrotiserende enterocolitis, ofwel NEC. Een ernstige darmontsteking waarbij de kinderen plotseling een bolle buik krijgen, overgeven en een bloederige ontlasting hebben. De behandeling bestaat uit stoppen met voeding en overgaan op een infuus en het geven van antibiotica.

Tot 30 procent van de baby’s overlijdt aan de ziekte, meestal binnen 24 uur. Maar ook de kinderen die het overleven, zijn er slecht aan toe. Vaak moet een deel van hun darm dat door de ontsteking is afgestorven, worden verwijderd. Deze patiënten krijgen soms levenslang infuusvoeding of hebben ontwikkelingsstoornissen.

“Op dit moment kunnen we de diagnose pas stellen op het moment dat er symptomen zijn. Daardoor lopen we dus direct achter de feiten aan”, zegt kinderarts maag-darm-leverziekten Tim de Meij. “Met de eNose kunnen we de ziekte een paar dagen voordat de symptomen beginnen al opsporen. Daardoor kunnen we ook eerder met de behandeling starten.”

Poep in de metro

Voor de eerste studie die De Meij en zijn collega maag-darm-leverarts Nanne de Boer uitvoerden, verzamelden ze met behulp van collega’s in andere ziekenhuizen, poep van 180 te vroeg geboren baby’s. Van ieder kind werden poepsamples gedurende de eerste vier weken uit de luiers gehaald. De Meij: “Die samples werden eerst in kleine vriezertjes op de afdelingen verzameld en uiteindelijk allemaal hierheen gestuurd. Soms zaten we zelf ook met een doos vol babypoep in de metro.” Uiteindelijk werden 128 baby’s geïncludeerd; dertien van hen kregen NEC. Zeven van die zieke baby’s overleden. Bij de geuranalyse die achteraf werd uitgevoerd, bleek de eNose vanaf 3 dagen vooruit NEC te voorspellen!

De eNose werkt als volgt. De onderzoekers verwarmen de buisjes met ontlastingsmonsters en koppelden die aan het apparaatje. De poeplucht wordt vervolgens via slangetjes naar 32 sensoren geleid. De Meij: “De sensoren in de eNose bevatten ieder geleidende nanodeeltjes. Die geleiden elektrische stroom zelfs als ze elkaar niet helemaal raken. De passerende geurmoleculen hechten aan de sensoren waardoor deze van vorm veranderen en de geleidende nanodeeltjes dichter of minder dicht op elkaar komen te liggen. Hierdoor verandert de weerstand in de sensor. Uit de weerstandverandering van de 32 verschillende sensoren kan een ‘geurprofiel’ of geurprint van het aangeboden gasmengsel worden gemaakt. De geurprint is kenmerkend voor de stof in kwestie, als een soort vingerafdruk. Daarbij maakt het niet uit dat de poep ingevroren is geweest en weer opnieuw wordt opgewarmd.”

Een elektronische neus. Het is een apparaat om gevaarlijke darmontstekingen bij baby's te signaleren. — De *eNose* kan darmziekten herkennen aan een afwijkende geur.
VUmc via Tim de Meij

De Boer: “Het lijkt erop dat het de geur vrijwel niet verandert, maar daar willen we nog meer onderzoek naar doen.” De veranderende geur komt waarschijnlijk door een veranderende bacteriesamenstelling. Toch heeft een geuranalyse voordelen boven een microbioomanalyse. “Dat komt omdat het eerste goedkoper en met name veel sneller is”, legt De Meij uit. Zeker bij NEC wil je er snel bij kunnen zijn. De Boer: “Daarnaast hopen we in een toekomst de eNose zo te hebben ontwikkeld dat je hem alleen maar in de couveuse hoeft te hangen en dat er een zwaailicht afgaat, als er afwijkende geuren worden gedetecteerd. Daarmee is het ook veel makkelijker in gebruik dan een microbioomanalyse.”

Toepassingen

De techniek van de eNose is niet nieuw en de gedachte erachter al helemaal niet. “Dat geur en ziekte samenhangen is al sinds de tijd van de Oude Grieken bekend. Zij stelden TBC al vast door te ruiken”, zegt De Boer. Eigenlijk is het dus opmerkelijk dat de eerste elektronische neus pas ongeveer veertig jaar geleden werd ontwikkeld en voor allerhande toepassingen werd ingezet. Zo gebruikt NASA de neus om ammonialekken in onbemande spaceshuttles te ontdekken, zet het Amerikaanse leger de neus in om explosieven en (bio)chemische wapens op te sporen en snuffelt de voedingsindustrie er mee naar bedorven of vervuilde voeding boven de lopende band. Ook veel artsen zien toepassingen voor de neus. Zo toonden De Boer en collega’s eerder aan dat de eNose in staat is om (voorstadia van) darmkanker op te sporen. En collega’s in het AMC bekijken of de neus longziekten als astma en COPD nauwkeurig genoeg ruikt.

Poepbibliotheek

Inmiddels werken De Meij en De Boer aan een groots opgezette vervolgstudie voor NEC waaraan negen intensive care-afdelingen in België en Nederland meedoen. Pas als de methode hierin gevalideerd is, kan die binnen de diagnostiek gebruikt worden. De Boer: “De eerste resultaten zijn natuurlijk heel mooi, maar op basis van één zo’n studie kunnen we natuurlijk nog geen conclusie trekken.” Ook willen De Boer en De Meij achterhalen welke moleculen precies verantwoordelijk zijn voor NEC. “Als je daar vervolgens aparte sensoren voor kunt maken, kun je een nog betrouwbaarder neus ontwikkelen waarmee je de ziekte hopelijk nog eerder op kunt sporen”, zegt De Meij. “Want het uiteindelijke doel is natuurlijk gezondheidswinst voor de patiënt.”

Daarnaast lopen er verschillende andere onderzoekslijnen. De Boer: “De wetenschappelijke wereld is natuurlijk maar een kleine wereld dus als ze in Zweden of Italië door hebben dat wij geuranalyses met poep doen, sturen veel onderzoekers een mailtje of we ook wat met de door hen verzamelde samples kunnen. Zo kregen we laatst nog een hele lading ontlastingsmonsters uit Italië per post. Ik vraag me af of DHL wist wat ze vervoerden.”

Met al die samples willen de twee artsen de eerste poepbibliotheek ter wereld aan gaan leggen. “Er liggen op veel verschillende plekken ter wereld ontlastingsmonsters van specifieke doelgroepen, maar er ontbreekt een systeem. Wij verzamelen nu van iedereen die in het VUmc een dikke darmscopie krijgt, de gegevens en slaan de poep in grote vriezers op. Daar zitten ook veel gezonde mensen bij en dat is nodig in een bibliotheek”, zegt de Boer. De Meij vult aan: “Ik denk dat dit nog niet eerder gebeurde omdat het best een klusje is om poep te verzamelen. Je moet mensen echt goed instrueren. Dat maakt het veel meer werk dan bijvoorbeeld bloed.”

Dit artikel verscheen eerder in vakblad Medicines.

Reageer