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電子鼻可以嗅出對免疫療法有反應的患者

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2019/09/18
患者將氣吹入eNose設備,測量揮發性有機化合物的混合物,以評估患者是否會對抗PD-1免疫治療有反應。圖片來源:阿姆斯特丹大學醫學中心

根據917日在《腫瘤學年鑑》上發表的一項新研究,一種檢測肺癌患者呼吸中化學物質的電子鼻,可以準確地識別對免疫治療有反應或無反應的患者。

第一項研究結果顯示,eNose比目前的免疫組織化學染色法 (immunohistochemistry; IHC) 金標準更準確,可用於選擇對抗PD-1免疫療法如nivolumabpembrolizumab有反應的患者。IHC涉及檢測組織樣本中是否存在稱為「程序性死亡受體-配體1 ( programmed cell death-Ligand 1, PD-L1),這是抗PD 1療法的標靶,但它是侵入性的並且需要時間來取得結果。

負責該研究的荷蘭奈梅亨大學醫學中心,胸腔腫瘤學教授Michel van den Heuvel教授說:「免疫療法的引入,極大地改善了晚期非小細胞肺癌的治療方法,但不幸的是,它僅對一部分患者有效,當我們開始研究時,有效患者比例約為20%。目前,除了透過免疫組織化學進行的PD-L1檢測之外,還沒有可以準確預測從這種治療中受益患者的檢測。儘管存在分析和預測限制,在做出關於是否用免疫療法治療患者的臨床決策時,仍是以生物標誌物為選擇。」

阿姆斯特丹大學醫學中心呼吸醫學系的博士生Rianne de Vries說:「我們假設使用eNose技術的呼出氣分析,可能是非現有標準的侵入性和快速替代方案,可以使醫生避免使用他們不會做出反應的免疫療法來治療患者。」

eNose是一種小型設備,其中包含用於檢測揮發性有機化合物(VOC)化學物質的傳感器,這些化學物質占我們呼出氣體的約1%。我們的呼吸其餘部分主要由氮氣、氧氣、二氧化碳和水組成。研究人員認為,晚期非小細胞肺癌(NSCLC)患者呼吸中VOC的混合,可能表明患者是否會對抗PD1治療產生反應,VOC可以根據全身或其部分(例如肺)中發生的代謝過程而變化。

目前正在生產eNoseBreathomix運營長de Vries說道:「當使用eNose時,患者深呼吸,保持5秒鐘,然後慢慢將氣吐入設備。ENose傳感器響應呼出氣體中VOC的完全混合,每個傳感器對不同分子組具有最高靈敏度。因為呼出的空氣受到吸入空氣的影響,傳感器讀數直接發送到線上服務器,並儲存在網路主機上,以即時處理數據和環境空氣校正。測量時間不到一分鐘,並將結果與線上數據庫進行比較,線上數據庫中的機器學習演算法,會立即確定患者是否可能響應抗PD1治療。」

20163月至20182月期間,阿姆斯特丹癌症研究所的研究人員招募了143名晚期NSCLC患者。在患者開始使用nivolumabpembrolizumab治療前兩週,使用eNose,取得患者的呼吸曲線。三個月後,研究人員使用實體腫瘤的反應評估標準RECIST,來評估患者是否對治療有反應。最初的92名患者(20163月至20172月期間開始治療)的結果,透過其餘51名患者(20174月後開始治療)的結果得到驗證。

該研究的另一位作者,荷蘭癌症研究所胸部腫瘤學博士生Mirte Muller說:「我們發現在開始免疫治療之前,以eNose分析非小細胞肺癌患者呼出的氣體,可以區分出應答者和非應答者,準確率為85%。」

「我們的研究結果表明,透過eNose進行的呼吸分析,有可能避免對eNose鑑定為免疫治療無反應的患者實施無效治療。在我們的研究中,這一比例為24%。這意味著24%的NSCLC患者可以避免這種治療。」

「相較於其他可用的醫療技術和診斷測試以及生物標記,ENose技術相對便。eNose可作為非侵入性和快速的即時檢驗,可於幾秒內在醫師診間提供反饋。我們的研究結果,為下一步在大型前瞻性多中心研究中驗證這些發現,奠定了堅實的基礎。」

雖然免疫療法的副作用比化療更少,但疲勞是最常見的,會在約10%的患者中引發更嚴重的副作用。當身體的免疫系統開始攻擊自己的細胞時,肺,肝和腸等器官會發炎。透過正確識別對免疫療法無反應的患者,可以避免與治療相關的副作用。

van den Heuvel教授總結道:「我們相信這項研究只是表面上的問題。它代表了現代精密醫學的第一次引入,即分子指跡可以很容易地獲得並在現場快速分析。這真正為研究提供了新的可能性。這個eNose系統的功能,是它在技術和臨床上都得到了必不可少的驗證。我們相信呼氣分析將成為一種重要的診斷工具,並將指導未來的腫瘤學,以及許多其他疾病的治療。」