Artsen van het VUmc werken aan de ontwikkeling van een elektronische neus die ziektes kan ruiken in ontlasting van baby’s.
Onder artsen is het een bekend fenomeen: op basis van een geur zegt hun intuïtie dat er iets mis is met een patiënt. Iets verdachts in de adem, de lucht rondom een ziekenhuisbed of de poepluier van een baby; de neus is voor ervaren behandelaars een belangrijk instrument. Ook in de ouderenzorg werkt het zo, en veel moeders zeggen een ontsteking bij hun baby te kunnen ruiken.
‘Er komt een moment dat we een grieppandemie niet kunnen voorkomen’
Ron Fouchier staat aan de frontlinie in de strijd tegen de griep. Met nieuwe vaccins wil hij ons beschermen tegen toekomstige pandemieën.
Deze overtuiging komt niet helemaal uit de lucht vallen. Onderzoek laat zien dat getrainde honden kunnen ruiken of iemand huid- of darmkanker heeft. Ze ruiken dan organische stoffen die door de tumor via huid of adem worden afgegeven. Artsen en moeders van jonge kinderen ruiken waarschijnlijk de afbraakproducten van bacteriën en ontstekingscellen die in de lucht terechtkomen.
Geurdampen analyseren
Voor Tim de Meij, kinderarts aan het VUmc, en zijn collega-artsen Nanne de Boer en Marc van der Schee was het de aanleiding om met een ‘elektronische neus’ (de eNose) aan ontlasting te ruiken om darmaandoeningen op te sporen. Het apparaat kan geurdampen analyseren en zo ziektes herkennen. De techniek bestaat al enige tijd, maar wordt voornamelijk gebruikt om bijvoorbeeld chemische wapens of drugs op te sporen, of rotte vis op een lopende band. De artsen hebben het apparaat omgebouwd om de darmaandoening NEC (necrotiserende enterocolitis) vroegtijdig te herkennen in de ontlasting van pasgeborenen.
NEC is doodsoorzaak nummer één bij vroeggeboren kinderen. Bijna een op de drie kinderen met NEC komt te overlijden, terwijl de aandoening in een vroeg stadium vaak te remmen is, mits het tijdig wordt opgemerkt. En daar zit het probleem. NEC wordt vaak pas opgemerkt als het kindje al ziek is.
De oorzaak van NEC is niet helemaal duidelijk. Zeker is wel dat door een verminderde bloedtoevoer de binnenkant van jonge darmen kwetsbaar is. Bacteriën tasten de darmwand aan en veroorzaken een heftige ontsteking. Door die ontsteking zwelt de buik op en krijgt een kindje bloederige ontlasting. Meestal komt pas dan de ziekte aan het licht.
Uniek geurprofiel
Daar willen De Meij en zijn collega’s wat aan doen. ‘Voor de metingen met de eNose doen we de ontlasting in een buisje. Dat verwarmen we tot 37 graden zodat het lekker kan marineren en de geur goed vrijkomt,’ zegt De Meij.
Die geur loopt via een slangetje door de eNose, waarin 32 sensoren zitten. Door die sensoren loopt een elektrisch stroompje, en elke sensor heeft een specifieke weerstand. ‘De geurmoleculen in de aangeboden lucht hechten zich aan de sensoren, waardoor per sensor de weerstand ietsje verandert. Dat levert een verzameling van getallen op die een uniek geurprofiel weerspiegelt, een soort vingerafdruk van een geur.’
Tim de Meij legt uit hoe de eNose ziektes kan opsporen. Bron: VUmc
De eNose moet vervolgens worden getraind om de geurprofielen te kunnen bestempelen als ziek of gezond. De Meij maakt de vergelijking met het ruiken van benzine of diesel bij een pompstation. We herkennen de geur die bij benzine of diesel hoort, maar we weten niet welke samenstelling de vloeistof heeft of waar die uit bestaat. Toch kunnen we die geuren onderscheiden. Zo moet de eNose leren welk geurprofiel typerend is voor vroeggeboren kinderen met NEC. ‘Gezonde mensen hebben allemaal een unieke geur. Om het plat te zeggen ruikt de scheet van je buurman anders dan die van jou. Het blijkt dat de geurprofielen van darmziekten vaak juist dicht bij elkaar liggen en verschillen van die van gezonde personen. Het is dus een kwestie van specifiek de geurprofielen van de ziekte herkennen om een diagnose te kunnen stellen,’ aldus De Meij.
‘Gezonde mensen hebben een unieke geur, darmziekten ruiken juist vaak hetzelfde’
De eNose is nog volop in ontwikkeling, maar het team van De Meij heeft de potentie van het apparaat al bewezen. Onlangs publiceerden ze in The journal of pediatrics een verkennend onderzoek waarin ze aantoonden dat ze drie dagen voor de diagnose van NEC de ziekte konden herkennen met de eNose. ‘Zelfs bij een instapmodel dat we leenden van longartsen, zagen we heel mooie resultaten. Drie dagen levert al heel veel winst op omdat dan eerder kan worden behandeld. Hoe eerder we de ziekte opsporen, hoe beter de prognose.’
Het doel is nu een eNose te ontwikkelen die specifieke sensoren heeft voor NEC. Hiervoor verzamelt en besnuffelt promovendus Daan Berkhout duizenden ontlastingsmonsters op bijna alle couveuse-afdelingen in Nederland.
In de toekomst zou het team de eNose het liefst in de couveuse in het ziekenhuis toepassen. In plaats van dagelijks de ontlasting te analyseren kan dan 24 uur per dag de lucht in de couveuse en daarmee de gezondheid van de baby in de gaten worden gehouden. Zodra de eNose een luchtje registreert dat kenmerkend is voor NEC, gaat er een alarm af bij het personeel.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees ook: