חוקרים בטכניון פיתחו "אף מלאכותי" שמאבחן סרטן
מדענים מהפקולטה להנדסה כימית בטכניון בנו מתקן המאבחן 17 מחלות שונות באמצעות "הרחת" הבל הפה. בין המחלות שניתן לאבחן – סוגי סרטן, קרוהן וקוליטיס, טרשת נפוצה, יתר לחץ דם ופרקינסון. אחוזי הדיוק של המכשיר מגיעים ל-86% ויותר
פריצת דרך כחול לבן באבחון מחלות: מדעני הטכניון הצליחו לפתח "אף מלאכותי" שמסוגל לאבחן מחלות רבות ובהן סרטן, מחלות דלקתיות, פרקינסון ואפילו טרשת נפוצה באמצעות ניתוח כימי של הבל הפה. ממצאי מחקר בינלאומי שבדק את המכשיר פורסם בגיליון החדש של כתב העת ACS Nano.
קראו עוד
הפה מסריח? מדריך לזיהוי מחלות לפי ריח
ריח הגוף שלנו: איך הוא נוצר וממה הוא מושפע
הקשר בין מצב השיניים לריח רע מהפה
המחקר הבינלאומי אותו הוביל פרופ' חוסאם חאיק מהפקולטה להנדסה כימית בטכניון, נערך במסגרת עבודת הדוקטורט של ד"ר מוראד נח'לה בשיתוף 56 חוקרים אחרים, התקיים בחמש מדינות בהשתתפות 1,404 נבדקים ובחן 17 מחלות שונות שאינן תלויות זו בזו.
טכנולוגיה בת 2,400 שנה לזיהוי מחלות
במאמר מספקים חוקרי הטכניון הוכחה מדעית ראשונה להיפותזה בת 2,400 שנה, לפיה בדיקות נשיפה עשויות לספק מידע חשוב על מצבים קליניים, ומאמתים את יעילותה הקלינית של טכנולוגיית האבחון שפיתחה הקבוצה.
טכנולוגיה זו מאפשרת אבחון ומיון של מחלות בדרך מהירה וזולה, המבוססת על "הרחת" הבל הפה של הנבדק באמצעות מערכת חישה מתקדמת ואינטליגנציה מלאכותית.
"זיהוי הפרעות פיזיולוגיות על סמך חומרים הנפלטים מהגוף הוא גישה עתיקת יומין שתועדה כבר בתקופת יוון העתיקה," מסביר פרופ' חאיק, "הבל הפה הוא חומר גלם מצוין לאבחון. זאת משום שהוא זמין ללא צורך בתהליכים פולשניים ובפעולות לא נעימות, אינו מסוכן ואפשר לדגום אותו שוב ושוב במידת הצורך".
לדברי פרופ' חאיק, בעבר כבר הודגמו שיטות אבחון המבוססות על דגימות נשיפה, אבל עד כה לא ניתנה שום הוכחה מדעית להשערה שמחלות שונות ובלתי תלויות מאופייניות בחתימות כימיות שונות של הבל הפה.
בנוסף לדבריו, הטכנולוגיות שפותחו עד כה לצורך אבחון מסוג זה מוגבלות לגילוי מספר מצומצם של הפרעות קליניות ואינן מבחינות בין סוגים שונים ובלתי תלויים של מחלות.
17 מחלות שניתן להריח באמצעות הבל הפה
במחקר הנוכחי נכללו כאמור 17 מחלות שונות: סרטן ריאה, סרטן המעי, סרטן הראש והצוואר, סרטן השחלות, סרטן שלפוחית השתן, סרטן הערמונית, סרטן כליות, סרטן הקיבה, מחלת קרון, קוליטיס כיבית, תסמונת המעי הרגיז, פרקינסון (משני סוגים), טרשת נפוצה, יתר לחץ דם ריאתי, רעלת הריון ומחלת כליות כרונית.
הדגימות נאספו בין ינואר 2011 ליוני 2014 מ-1,404 נבדקים ב-14 מחלקות ב-9 מרכזים רפואיים ב-5 מדינות: ישראל, צרפת, ארה"ב, לטביה וסין. זאת על פי פרוטוקול ועדת הלסינקי ובאישור המשתתפים במחקר.
במקביל לניטור הדגימות בטכנולוגיה החדשה נבדק ההרכב הכימי שלהן בשיטה אנליטית מקובלת (ספקטרומטריית מסה) המאפשרת זיהוי כמותי מדויק של תרכובות כימיות הנמצאות בדגימות הנשימה. כך זוהו 13 מרכיבים כימיים המצויים, בהרכבים שונים, בכל 17 המחלות.
החוקרים מצאו כי כל אחת מהמחלות אופיינה בטביעת אצבע ייחודית, כלומר בהרכב שונה של 13 המרכיבים הכימיים האמורים.
פרופ' חאיק: "כפי שיש לכל אחד מאיתנו טביעת אצבע ייחודית המבדילה אותנו מהאחרים, כך יש לכל מחלה חותמת כימית המבדילה אותה ממחלות אחרות וממצב בריאותי תקין. חותמות הריח האלה הן מה שמאפשר לנו את זיהוי המחלות באמצעות הטכנולוגיה שפיתחנו".
במקביל לעבודה המדעית בחן המחקר את יעילותה של ערכה הקרוי "מערך ננומטרי בעל אינטליגנציה מלאכותית" (artificially intelligent nanoarray) בגילוי ובמיון של המחלות השונות באמצעות חותמות הבל הפה.
זוהי מערכת מרובת חיישנים המנתחת באמצעות אינטליגנציה מלאכותית את המידע המתקבל מן החיישנים. חלק מהחיישנים מבוססים על שכבות של חלקיקי זהב ננומטריים ואחרים מכילים רשת אקראית של שפופרות פחמן ננומטריות המצופות בשכבה אורגנית לצורך חישה וזיהוי.
כדי לאמת את אמינות המערכת נבדקו השפעות של גורמים שונים (כגון מגדר, גיל, הרגלי עישון ומיקום גיאוגרפי) על הרכב הדגימה, ונמצא כי מדובר בהשפעה זניחה שאינה פוגעת ברגישות המערך הננומטרי.
"כל אחד מהחיישנים מגיב למגוון רחב של מרכיבים בנשיפה", מסביר פרופ' חאיק, "והאינטגרציה של המידע מספקת נתונים מפורטים על חתימות הנשיפה הייחודיות האופייניות למחלות שונות. המערכת שלנו ביצעה גילוי ומיון של המחלות השונות בדיוק ממוצע של 86%.
"לכן מדובר בכיוון חדש ומבטיח לאבחון ולמיון מחלות, המאופיין לא רק בדיוק רב אלא גם בעלות נמוכה, בצריכת חשמל נמוכה, במיזעור, בנוחות ובאפשרות לחזור על הבדיקה בקלות".
לדברי פרופ חאיק הפיתוח החדש יהיה זמין בתוך שנים ספורות ויאפשר לאבחן מחלות רבות בקלות דרך בדיקת האוויר הננשף מהפה.
לפנייה לכתב/ת 
