Все организмы направленно выделяют летучие органические соединения (ЛОС) для защиты, общения или привлечения половых партнеров. Но эти соединения также высвобождаются случайно, как часть всех биологических процессов, включая процессы, связанные с болезнью. Это означает, что у каждой болезни есть особая запаховая «сигнатура», своего рода «отпечаток пальца».
Робот может «учуять» запах болезни
Когда человек болеет, меняются все его выделения — пот, слезы, состав выдыхаемого воздуха. Меняется запах человека. Наука волатоломика возникла совсем недавно — в конце 1990-х. Она исследует химический состав выделений человека, стремится ставить диагноз по запаху. Такой метод диагностики применял еще Гиппократ, но только в последние годы улавливание запаховой информации и ее анализ стали надежными.
Tsinghua University Press
Тело человека тонко настроенная система, когда оно заболевает — меняется его запах, и по этому изменению можно поставить диагноз
Летучие вещества, связанные с болезнью, начинают высвобождаться задолго до того, как люди узнают, что с ними что-то не так, и, следовательно, задолго до того, когда врач сможет провести какую-либо диагностику, будь то анализ крови, рентген, взятие образцов тканей или любое другое обследование.
Но многие заболевания, в том числе рак, тем легче поддаются лечению, чем раньше они диагностированы. Если исследователи и врачи смогут классифицировать «отпечатки» ЛОС различных заболеваний, а инженеры разработают устройства, которые будут быстро идентифицировать такие «отпечатки», это потенциально может совершить революцию в диагностике.
Такова основная идея, лежащая в основе молодой науки волатоломики, или анализа всего набора летучих органических соединений, которые тело выдыхает или выделяет через кожу, пот, слезы или любой другой телесный механизм.
Волатоломика наука новая, а концепция диагностики болезней по запаху восходит к древнегреческому врачу Гиппократу. Он призывал врачей определять болезнь, обнюхивая пациента. Но до сих пор медикам не хватало передовых диагностических технологий, чтобы реально работать с запаховой информацией.
E-nose
Энциклопедия запахов
Всплеск исследований волатоломики в последние несколько лет вызван развитием интеллектуального анализа огромных объемов данных, машинным обучением, новыми датчиками, которые могут быстро и точно идентифицировать эти отпечатки ЛОС.
Ученые из Университета Цинхуа обобщили все данные о летучих органических соединениях, которые связаны с различными заболеваниями и составили своего рода энциклопедию, описывающую, как пахнут болезни. Получился убедительный набор биомаркеров целого ряда заболеваний.
Для анализа запахов ученые использовали «электронный нос» (E-nose) и «фотонный нос» (P-nose).
Авторы выражают надежду, что энциклопедия запаховых биомаркеров и устройств обнаружения запахов поможет в развитии новой очень перспективной научной области.