Biologia respiratória

A respiração humana é complicada. Cada vez que você expira, centenas de gases chamados compostos orgânicos voláteis são liberados. É um subproduto da respiração, digestão, metabolismo celular e outros processos fisiológicos. A doença pode interromper esses processos e alterar a mistura de compostos liberados pelo corpo.

Por exemplo, pessoas com diabetes podem respirar com um cheiro doce ou frutado. O odor é causado por cetonas, uma substância química produzida quando o corpo começa a queimar gordura em vez de glicose para obter energia. Este é um estado metabólico conhecido como cetose.

“A ideia de que a respiração exalada pode reter o potencial diagnóstico existe há algum tempo”, disse Davis. “Existem relatos em livros de treinamento médico da Grécia e da China antigos que mencionam o uso de odores como uma forma de os médicos orientarem a prática clínica.”

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A tecnologia de ponta pode detectar mudanças químicas mais sutis e os algoritmos de aprendizado de máquina podem identificar padrões em amostras de respiração de pessoas com doenças específicas. Nos últimos anos, os cientistas usaram esses métodos para identificar “cicatrizes respiratórias” únicas de câncer de pulmão, doença hepática, tuberculose, asma, doença inflamatória intestinal e outras condições. (Davis e seus colegas usaram um perfil de compostos exalados para distinguir diferentes cepas de células infectadas com influenza.)

Antes do sucesso do COVID, a Breathomix estava desenvolvendo um nariz eletrônico para detectar várias outras doenças respiratórias.

Rianne de Vries, diretora de tecnologia e diretora científica da empresa, disse: “Ou seja, construir um grande banco de dados e encontrar padrões em big data.”

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No ano passado, a empresa (e muitos outros pesquisadores da área) girou e começou a tentar identificar o hálito do COVID-19. Por exemplo, durante o primeiro surto do vírus na primavera de 2020, pesquisadores britânicos e alemães coletaram amostras de ar expirado de 98 pessoas que apareceram em hospitais com sintomas respiratórios.

Os pesquisadores relataram que 31 pacientes estavam infectados com COVID, e os pacientes restantes tinham vários diagnósticos, como asma, pneumonia bacteriana e insuficiência cardíaca. Amostras respiratórias de pessoas com COVID-19 continham altos níveis de aldeídos, compostos produzidos quando células ou tecidos foram danificados por inflamação e cetonas. Isso é consistente com estudos que sugerem que o vírus pode danificar o pâncreas e causar cetose.

Pacientes com COVID também apresentaram baixos níveis de metanol. Isso pode indicar que o vírus inflamou o sistema gastrointestinal ou matou as bactérias produtoras de metanol que o habitam. O co-autor do estudo, Thomas, disse que essas alterações respiratórias se combinam para “nos dar o sinal COVID-19”.

Esperando para exalar

Vários outros estudos também detectaram padrões químicos respiratórios específicos em pacientes com COVID-19, com alguns dispositivos alegando resultados impressionantes. Em um estudo da SpiroNose com 4.510 participantes, uma equipe de pesquisadores holandeses relatou que o dispositivo identificou corretamente pelo menos 98% das pessoas infectadas com o vírus, mesmo em um grupo de participantes assintomáticos. (Este estudo, incluindo pesquisadores da Breathomix, ainda não foi revisado por pares.)

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No entanto, a pesquisa descobriu que o SpiroNose tinha uma taxa de falsos positivos relativamente alta. Devido a esse problema, o dispositivo não fornece aos consumidores um diagnóstico definitivo. O resultado retorna negativo ou incerto. Nesse caso, é realizado um teste de reação em cadeia da polimerase padrão.

De acordo com de Vries, dezenas de sites de teste holandeses estão usando esta máquina, mas existem alguns problemas. Maio, Ciência Autoridades de saúde pública em Amsterdã relataram que pararam de usar SpiroNose após 25 falsos negativos. Posteriormente, as autoridades determinaram que o erro do usuário foi a causa principal e retomaram a triagem para SpiroNose, disse deVries.

A pesquisa atual tem o potencial de trazer benefícios a longo prazo.

“Estamos desenvolvendo as ferramentas de que precisamos para ajudar a combater a próxima doença”, disse Edward De Mauro, engenheiro da Universidade Rutgers que trabalha com detectores de bebida COVID. “Mesmo que a pandemia acabe, é muito valioso não nos sentarmos. Não é nosso momento de tirar o fôlego.”

New York Times

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