Collezione di respiro dai bambini per la scoperta di Biomarker di malattia

Biomarcatori possono fornire preziose informazioni circa processi biologici normali e patologici che possono contribuire alla malattia clinicamente identificabile. Recentemente, c’è stato un crescente interesse nella valutazione di sostanze volatili respiro come biomarcatori per una varietà di Stati di malattia, compreso l’infezione, disordini metabolici e cancro ¹. Espirata contiene livelli quantificabili di composti organici volatili (COV), composti organici semi-volatili e microbica derivato materiale (ad es., acidi nucleici da batteri e virus). L’obiettivo centrale dell’analisi del respiro esalato è di approfondire lo stato di una condizione medica e/o esposizioni ambientali non invadente. Ci sono vari metodi per la raccolta e l’analisi di respiro esalato, a seconda i costituenti di interesse. Attualmente non esiste un metodo di raccolta standardizzata di respiro esalato, che complica l’analisi comparativa dei risultati attraverso gli studi. Standardizzazione delle procedure di raccolta del respiro è essenziale, come la stessa procedura di campionamento ha un effetto notevole sui risultati a valle dell’analisi del respiro.

In molti studi, tardo respiratorio respiro campionamento è autonomo^2,3. Questo campionamento coinvolge scartando la parte iniziale di respiro esalato (“dead space”), al fine di catturare preferenzialmente l’aria alla fine del ciclo del respiro. Il vantaggio di questa strategia è che riduce al minimo i livelli di VOC esogeni (ad es., ambientale COV), arricchendo per COV endogeno, specifico per ogni paziente. Questo metodo esclude i primi secondi di espirazione da un individuo prima di prelevare il campione di respiro. Altri ricercatori hanno utilizzato un sensore di pressione per attivare campionamento durante una fase di predefiniti di scadenza^4,5. Poiché i sensori di pressione richiedono ingegneria complesso, questo metodo alternativo richiede un dispositivo di campionamento dedicato e relativamente costoso.

Campionamento alito pediatrica può essere particolarmente impegnativo. La preoccupazione principale è che i bambini piccoli sia in grado di cooperare con protocolli per volontario espirazione dell’aria “dead space”. Per questo motivo, è più facile ottenere misto respiratorio respiro da bambini. Tuttavia, un avvertimento importante con campioni di aria espirata respiratoria mista è il rischio di contaminazione ambientale e dei materiale. Di conseguenza, la fattibilità della raccolta pediatrica è una preoccupazione di guida nel campo.

Inoltre, per i metodi di raccolta, stoccaggio di campioni di aria espirata può anche influenzare la qualità del campione. L’alta umidità in respiro exhalata e l’ultra-basse concentrazioni (parti per trilione) di respiro organici volatili composti fanno campioni di aria espirata particolarmente suscettibili a problemi legati al deposito^6,7. Nonostante le grandi potenzialità delle tecniche in tempo reale come spettrometria di reazione-massa trasferimento di protone (PTR-MS), GC-MS rimane il gold standard per l’analisi di campioni di aria espirata. Analisi GC-MS di campioni di aria espirata, essendo una tecnica non in linea, è accoppiato con i metodi di pre-concentrazione quali tubi di desorbimento termico (TD), micro-estrazione in fase solida e dispositivi trappola dell’ago. Prima del pre-concentrazione, è necessario essere memorizzati temporaneamente in polimero borse⁸campioni di aria espirata. Borse di polimero sono popolari a causa del loro prezzo moderato, relativamente buona durevolezza e riusabilità. Mentre borse possono essere riutilizzati, tempo e fatica sono tenuti ad assicurare l’efficiente pulizia^7,8. Ogni tipo di borsa specifica richiede anche empiricamente determinate e standardizzate le procedure per il controllo di qualità, riutilizzo e recupero.

TD tubi sono ampiamente utilizzati per pre-concentrazione respiro perché catturare un gran numero di sostanze volatili e possono essere personalizzati. I materiali assorbenti utilizzati per il confezionamento TD tubi possono essere adattati alle particolari applicazioni e sostanze volatili particolare target di interesse. TD tubi sostanzialmente migliorare la convenienza di studi di biomarcatore respiro, soprattutto in siti remoti, perché TD tubi tranquillamente conservare sostanze volatili respiro per almeno due settimane e sono facili da trasporto³.

Nel tentativo di standardizzare la raccolta di respiro pediatrica per la scoperta del biomarcatore, qui descriviamo un metodo semplice per raccogliere il respiro da bambini piccoli. Per illustrare i risultati rappresentativi dei protocolli implementati, i dati sono presentati da un gruppo in corso dei bambini (età 8-17) in fase di valutazione per la malattia dell’acido grasso non alcolica del fegato (NAFLD). Risultati completi e analisi di questo studio verranno segnalati in una pubblicazione successiva. In questo lavoro, segnaliamo un sotto insieme di dati per dimostrare l’applicazione del nostro protocollo. In breve, i bambini sono istruiti per espirare normalmente tramite boccaglio in un sacchetto di polimero, come se “soffiando un palloncino”. Il processo viene ripetuto 2 – 4 volte fino a 1 L di respiro sono raccolti. Il campione è quindi trasferito in una provetta di TD e conservato a 5 ° C prima dell’analisi GC-MS.