Cuando las células resultan dañadas por una infección o un cáncer se producen cambios en el aliento antes de que comiencen los síntomas: una técnica reciente —en continua evolución— promete así la detección temprana de enfermedades por medio del aliento.
Por ejemplo, ahora se efectúan pruebas de aliento en el diagnóstico temprano de enfermedades digestivas como la infección por Helicobacter pylori.
El mes pasado se autorizó en Texas la prueba a partir de la respiración InspectIR Covid-19, la cual será la primera de muchas con base en la simple bocanada de aire exhalado en una pajita o popote.
Aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA), esta prueba de aliento de Covid-19 es un hito significativo en la búsqueda de nuevos exámenes innovadores para el coronavirus.
Lo anterior viene a cuento porque en la UNAM se desarrolla una técnica no invasiva en la que el aliento de un individuo se transfiere a un sistema de detección por medio de una sonda que permitirá conocer si una persona tiene cáncer de pulmón e incluso saber en qué fase se encuentra, señala a Vértigo el doctor Omar Amador Muñoz, investigador del Instituto de Ciencias de la Atmósfera y Cambio Climático (ICAyCC).
Contar con una herramienta médica de estas características deja atrás técnicas convencionales que diagnostican el cáncer de pulmón por medio de métodos como la tomografía computarizada y las biopsias.
Muñoz, formado en la Universidad de Tlaxcala, explica que “la respiración humana contiene cientos de compuestos orgánicos volátiles que se emiten desde el torrente sanguíneo a las vías respiratorias y que son un reflejo de la actividad metabólica que ocurre en su interior permitiendo conocer el estado de salud o enfermedad del individuo”.
Por ello, abunda, “el análisis del aliento es un campo en crecimiento en la investigación médica y las pruebas de fármacos. La caracterización de los compuestos que contiene se puede utilizar para diagnóstico no invasivo de padecimientos, la evaluación de las funciones fisiológicas, el control de la terapia y los estudios farmacocinéticos, es decir, cómo se procesa un fármaco en el organismo”.
Algoritmos
Cuenta el titular del Laboratorio de Especialización Química de Aerosoles Orgánicos Atmosféricos que desde hace tiempo se buscaba iniciar investigaciones y análisis sobre la respiración humana, pero no se tenía el equipo idóneo.
Luego de presentar un proyecto en ese sentido el Conacyt financió en 2019 la adquisición en Suiza de un Sistema de Reacción de Transferencia de Protones y Espectrometría de Masas de Tiempo de Vuelo (PTR-TOF-MS, por sus siglas en inglés), que es una solución de vanguardia que permite el análisis del aliento en tiempo real.
“El sistema PTR-TOF-MS se creó originalmente para la detección de orgánicos volátiles biogénicos emitidos por plantas y contaminación del aire. Nosotros decidimos utilizar esta tecnología en un giro diferente, enfocado a ampliar el uso del sistema en cuestiones directas de salud como cáncer de mama, pulmón y leucemia. Este avanzado dispositivo tecnológico permite ahora ganar rapidez en la detección de las enfermedades por medio del aliento en mediciones que ocurren en tiempo real. Hablamos de una tecnología con la capacidad de generar y procesar una cantidad masiva de datos que redundará en diagnósticos más rápidos y tempranos”, comparte el especialista en Química Ambiental.
Aclara el químico que si bien el estudio se justifica en la literatura científica, él y su equipo están a punto de identificar los marcadores orgánicos contenidos en el aliento que señalan a las células cancerosas de los pulmones. También explica que estas últimas “tienen un metabolismo distinto al de las que están sanas, así que cuando hay crecimiento de cáncer en el tejido pulmonar de una persona se pueden detectar los productos de su metabolismo en el aliento”.
El equipo de investigadores universitarios mantiene una alianza estratégica con la Universidad de Austin, la cual tiene una larga experiencia con estos sistemas. “Nos ayudarán a desarrollar algoritmos para procesar la información masificada obtenida de los orgánicos en el aliento. El equipo detecta dos mil especies cada segundo; cómo hacemos para procesar tal cantidad de información, si una exhalación puede durar varios segundos”, destaca el académico.
Con estancias doctorales en la Universidad de Berkeley, puntualiza que el equipo PTR-TOF-MS funciona analizando en tiempo real el aire que una persona exhala hasta vaciar sus pulmones a través de una sonda con una boquilla desechable. “En el sistema se puede ver la presencia de algunos compuestos protonados (compuestos orgánicos con carga eléctrica) que corresponden a especies químicas presentes en el aliento humano, como la acetona y el isopreno. Lo que el equipo arroja son datos de masas moleculares, que generalmente corresponden a un compuesto y que poseen una abundancia particular. Trabajamos para que mediante algoritmos matemáticos logremos distinguir un perfil típico de una persona sana y de otra que no lo está”, asienta.
La siguiente etapa del proyecto, que iniciará en el segundo semestre de 2022, consistirá en probar la técnica en pacientes del Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias con el fin de que, en un futuro no lejano, la técnica se pueda expandir a todo el territorio nacional con tecnologías de menor costo.
Hacia el futuro la idea es extender el conocimiento, transferirlo a equipos económicamente más viables, porque el costo del sistema es oneroso. “Con los perfiles orgánicos volátiles o marcadores y con la ayuda de los algoritmos matemáticos vamos a transferir el conocimiento a equipos portátiles de menor costo, la idea es encontrar que estos coincidan”.
El doctor Amador Muñoz anticipa que contar con un sistema muy sofisticado, novedoso y de última generación enfocado a detectar orgánicos volátiles en fase gaseosa de aerosol permitirá detectar muchas enfermedades. En una primera etapa él y su equipo se concentrarán en determinar los marcadores de los tumores de pulmón y de mama, porque estos males tienen mucha incidencia en nuestro país. Más adelante planean investigar e implementar esta herramienta en el diagnóstico de cáncer de hígado, páncreas, leucemia y próstata.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) destaca que más de 40% de las muertes relacionadas con el tabaco se deben a padecimientos pulmonares como el cáncer, las enfermedades respiratorias crónicas y la tuberculosis. En 2020 en México se registraron siete mil 811 casos de cáncer de pulmón y seis mil 733 muertes fueron de personas fumadoras de cigarrillos y otros derivados del tabaco.
De acuerdo con el científico el sistema también puede contribuir a resolver enigmas tales como qué ocurre con la gente que no fuma o que presenta este cáncer por alguna razón desconocida: quizá por exposición a un alimento, la contaminación del aire, una partícula tóxica en el agua o radioactividad cercana a la vivienda.
Cabe recordar que el propósito del Laboratorio de Especialización Química de Aerosoles Orgánicos Atmosféricos es ligar —por ejemplo— el cáncer de pulmón con la causa que lo provoca, porque una vez identificada la fuente de la enfermedad podemos eliminarla. Lo importante para estos investigadores es definir el impacto del medio ambiente en la salud. Un conocimiento práctico, útil, necesario y real que beneficie directamente a la sociedad.
RECUADRO
El aliento humano
Es el olor del aire que exhalamos por la boca y está compuesto hasta por 200 elementos diferentes. El mal aliento usualmente se relaciona con una mala higiene oral. No lavarse los dientes o no usar hilo dental regularmente hace que compuestos de azufre sean liberados por las bacterias en la boca.
Algunos trastornos producen aliento con olores distintivos. Ejemplos:
Un aliento que huele a frutas es un signo de cetoacidosis, que puede ocurrir en la diabetes.
El aliento que huele a heces se puede presentar con el vómito prolongado, ocurre cuando hay una obstrucción intestinal.
Personas con insuficiencia renal crónica pueden tener un olor similar al amoníaco parecido a la orina o al pescado.