Owlstone Medical s'est lancé dans un projet passionnant visant à mieux comprendre la composition de la respiration humaine, à la fois en termes de compréhension de la diversité présente dans une population en bonne santé et des différences entre les différents états pathologiques.
Grâce à ce travail, nous avons développé le Breath Biopsy VOC Atlas®, un catalogue de composés organiques volatils (COV) identifiés et quantifiés présents dans l'haleine expirée. L'Atlas fournit également des informations et un contexte scientifique sur les composés identifiés afin de permettre une sélection fiable de biomarqueurs candidats pour diverses maladies.
Atlas des COV : court explicatif
Sommaire
Les COV peuvent être utilisés comme biomarqueurs non invasifs
Les COV sont un groupe de composés qui peuvent provenir d’un métabolisme endogène sous-jacent tel que les produits de peroxydation lipidique, ou de sources exogènes telles que le métabolisme d’origine du microbiome ou l’alimentation. Ces COV sont détectables dans de nombreux fluides corporels, y compris la respiration, car ils peuvent se diffuser depuis leur point d'origine et voyager dans la circulation sanguine jusqu'à la membrane alvéolaire, où ils se volatilisent facilement dans l'air des poumons. En raison du lien entre les COV et leur génération ou leur interaction avec les processus physiologiques du corps, des COV spécifiques pourraient apporter des avantages significatifs en tant que biomarqueurs non invasifs, détectables dans l'haleine.
L’Atlas des COV Breath Biopsy®
Nous avons développé l'Atlas des COV de biopsie respiratoire en tant que catalogue de COV que l'on trouve couramment dans l'air expiré. Les données de cohorte initiales saisies dans l’Atlas ont été spécifiquement structurées pour inclure des sujets sans physiopathologie spécifique de divers âges et origines ethniques afin d’évaluer la composition et la variation « normale » de la composition de la respiration humaine. Depuis cette cohorte initiale, nous avons augmenté la capacité de l'Atlas à contenir également des cohortes de maladies et une vue plus large de la composition en COV de l'haleine dans divers contextes afin de fournir une compréhension plus détaillée de l'haleine humaine en tant que plateforme d'analyse des biomarqueurs. Les données de la cohorte humaine en bonne santé initiale peuvent être utilisées comme indicateur de la variation normale dans la population et servir de référence utile pour rationaliser la découverte et la validation des biomarqueurs respiratoires, par exemple pour identifier les cibles de COV susceptibles d'être affectées par le processus pathologique d’intérêt. Notre Atlas des COV de biopsie respiratoire est un riche référentiel de composés organiques volatils (COV) liés à l'haleine. La base de données, l'interface de recherche et les outils d'analyse présentent les COV avec une grande fiabilité ainsi que leur contexte clinique, chimique et biologique.
L’intégrité de l’Atlas VOC de biopsie respiratoire repose sur des critères stricts pour quatre aspects clés :
- Procédures robustes de prélèvement d’haleine et d’analyse
- Distinguer les COV respiratoires (sur l'haleine) des contaminants de fond
- Confirmer l'identité chimique des COV
- Quantification précise
Il existe actuellement plus de 200 COV provenant d'un large éventail de classes chimiques dans l'Atlas, mais ce nombre augmente rapidement à mesure que nous élargissons nos capacités techniques et menons des études plus approfondies.
Nous avons récemment publié un article dans Metabolomics, « Identification de haute qualité des composés organiques volatils (COV) provenant de l'haleine ». Cet article jette les bases de notre Atlas des COV de biopsie respiratoire, qui sera bientôt publié.®pour lequel vous pouvez désormais vous inscrire sur la liste d'attente.
1. Procédures robustes de prélèvement d’haleine et d’analyse
En raison des défis historiques de normalisation et de répétabilité dans le domaine de la recherche sur l'haleine, Les COV entrés dans l'Atlas des COV ont tous été acquis à partir d'échantillons d'haleine collectés à l'aide de la technologie Breath Biopsy et analysés à l'aide de la plateforme Breath Biopsy OMNI.
Le ReCIVA préconcentre les échantillons d'haleine sur des tubes adsorbants, permettant une plus grande collecte de volume d'air et offrant le potentiel d'une plus grande sensibilité dans la détection de composés en faible abondance. Les échantillons d'haleine préconcentrés restent stables pendant de longues périodes à température ambiante, et leur petite taille facilite le transport et le stockage. Cela évite certains des défis d’efficacité d’échantillonnage et de stabilité de stockage associés à d’autres options moins coûteuses pour le prélèvement d’haleine. Le CASPER fournit une source d'air pur filtré conforme aux normes de l'industrie pour l'air inhalé, et le logiciel Collect permet de collecter le même volume d'haleine de chaque participant.
Biopsie respiratoire – Échantillonneur d'haleine ReCIVA
La plate-forme OMNI intègre l'analyse d'échantillons d'haleine à l'aide du TD-GC-MS de masse précis à haute résolution de référence, suivie d'approches statistiques robustes. La désorption thermique (TD) comme moyen d'introduction de l'échantillon permet la préconcentration de l'échantillon d'haleine sur un piège de focalisation, permettant une sensibilité accrue pour la détection de traces de COV. La confiance dans les résultats est maximisée grâce à des procédures précises d’étalonnage et de contrôle qualité, à la fois pour les échantillons individuels et tout au long du pipeline analytique.
Qu’est-ce que la biopsie respiratoire OMNI ?
2. Distinguer les COV respiratoires (« sur la respiration ») des contaminants de fond
L’un des points forts des composés respiratoires entrés dans l’Atlas des COV dans chaque cohorte d’étude est qu’ils ont fait l’objet d’une comparaison analytique robuste avec des échantillons de fond. Ceci est conçu pour distinguer les COV présents dans l'haleine des COV contaminants de fond provenant de l'environnement ou de l'équipement d'échantillonnage de l'haleine qui ont été inhalés immédiatement avant l'échantillonnage de l'haleine.
Actuellement, les échantillons de fond sont collectés immédiatement avant chaque échantillon d'haleine en utilisant le même équipement et les mêmes procédures pour refléter le fond de COV au moment de la mesure. Les échantillons de fond sont également collectés sur l’ensemble du trajet d’écoulement de l’air de l’équipement afin de capturer toutes les sources possibles de fond de COV dans le processus d’échantillonnage. Les COV ne sont identifiés que s'ils répondent à des mesures prédéfinies utilisées pour comparer l'haleine aux échantillons de fond représentatifs du système. Trois mesures sont utilisées chez Owlstone Medical :
- La métrique de l’écart type (SD) : Le signal moyen moyen pour chaque COV est calculé sur tous les échantillons de fond du système au sein de la cohorte. Une caractéristique COV est considérée comme une respiration si le signal dépasse la moyenne du signal de fond du système plus 3 écarts-types dans au moins 50 % des échantillons respiratoires de la cohorte. Si des valeurs sont observées pour moins de 4 échantillons de fond du système, alors selon cette mesure, un COV est automatiquement présent dans la respiration.
- La métrique de l’approche du test T apparié : Les COV présents dans chaque échantillon d'haleine sont comparés aux COV correspondants dans l'échantillon de fond du système apparié. Une caractéristique est considérée comme en respiration si elle est associée à une différence de facteur ≥ 2 et à une valeur p unilatérale du test t apparié ≤ 0,05.
- La métrique de la zone caractéristique de fonctionnement du récepteur sous la courbe (ROC-AUC) : Chaque COV est utilisé pour générer une valeur ROC-AUC pour la classification des échantillons comme respiration ou comme bruit de fond du système. Une caractéristique est considérée comme étant en respiration si la différence entre la respiration et le bruit de fond est > 1 et si la valeur ROC-AUC calculée est ≥ 0,8.
3. Confirmation de l'identité chimique des COV
Des processus rigoureux sont appliqués pour permettre une identification fiable des composés ; les étalons de référence sont analysés selon la même méthode analytique, les spectres de fragmentation à haute résolution sont comparés selon des critères de tolérance et les indices de rétention sont comparés à une échelle d'alcane. L’indexation de rétention est particulièrement utile pour éviter une identification erronée des COV en raison de la similarité spectrale de classe intrachimique. Une spécificité élevée est assurée par la détermination précise des formules moléculaires et la distinction entre différents COV ayant des masses similaires.
Les COV inscrits dans l'Atlas des COV ont généralement atteint un niveau de confiance de niveau 1 et tous sont étiquetés conformément à la norme MSI pour l'identification des composés.
4. Quantification précise
Une quantification précise de l’abondance des COV dans l’haleine est essentielle à la découverte et à la validation robustes de biomarqueurs. Pour quantifier la concentration de COV, une courbe d'étalonnage de la cible à une plage de concentration adaptée est exécutée par composé pour encapsuler les niveaux observés dans l'haleine, aux côtés des échantillons d'haleine lorsque cela est possible. Ceci est ensuite utilisé pour déterminer la valeur ng sur l'échantillon en fonction du signal de la zone de crête. Cette valeur peut ensuite être convertie en concentration respiratoire en divisant la valeur ng par le volume total de respiration collectée.
Nous sommes impatients de partager d’autres classes de molécules et leur pertinence clinique, à mesure que nous continuons à mieux comprendre la diversité des molécules présentes dans l’haleine. Pour plus d'informations sur notre Atlas des COV et les composés inclus, veuillez nous contacter, ou pour enregistrer votre intérêt pour recevoir des mises à jour sur l'accès à l'Atlas des COV, veuillez remplir le formulaire.
