Ademtest als opsporingsmethode voor borstkanker

1.Bewijs voor borstkanker adembiomarkers
Beperkte klinische studies hebben aangetoond dat vluchtige biomarkers voor
borstkanker uitgestoten worden in de adem. In een pilotstudie naar vluchtige
biomarkers bij oxidatieve stress werd door een ademtest borstkanker
geïdentificeerd met 93.8 % sensitivy en 84.6% specificity. Vluchtige organische
componenten (VOC*s) werden, door middel van automated thermal desorption/gas
chromatography/mass spectroscopy (ATD/GC/MS) in een recente validatiestudie
geanalyseerd in de adem van 54 vrouwen met door biopsie bewezen borstkanker en
204 kankervrije controles. Chromatogrammen werden omgezet in een reeks
datapunten door segmentatie in 900 time slices (duur 8s, 4 s overlap) en de
bepaling van hun alveolaire gradiënt (hoeveelheid in adem min hoeveelheid in
omgevingslucht). MonteCarlo simulaties identificeerden timeslices, met een
nauwkeurigheid groter dan toeval, als biomarkers voor borstkanker door exclusie
van random identifiers. Patiënten werden willekeurig ingedeeld in de
trainingsset of de testset (2:1). In de trainingsset, werden timeslices
gerangschikt naar hun C-statistic value, en de top 10 timeslices werden
gecombineerd in een multivariate algoritmes, waarvoor cross-validatie met de
test set.
MontCarlo simulaties identificeerden een overmaat aan correct tegenover random
time slices, overeenkomend non-random borstkankerbiomarkers in de adem. Het
resultaat van 10 willekeurige data-splits (mean (standard deviation)) in de
training sets waren: sensitivity = 78.5% (6.14), specificity = 88.3% (5.47),
C-statistic = 0.89 (0.03) en in de test sets, sensitivity = 75.3% (7.22),
specificity = 84.8 (9.97), C-statistic = 0.83 (0.06).
Deze bevindingen duiden erop dat vluchtige biomarkers in de adem borstkanker
kunnen identificeren met een nauwkeurigheid vergelijkbaar met een mammogram.

2. Wetenschappelijke basis voor adembiomarkers in borstkanker
De timeslices en VOC*s die geïdentificeerd werden zijn niet uniek voor
patiënten met borstkanker, maar werden ook gezien in de kankervrije
controlegroep in meer of mindere mate. Eerdere studies naar adembiomarkers bij
andere aandoeningen gaven gelijkaardige bevindingen: bij patiënten met
longkanker werden de adembiomarkers gegenereerd door een verhoogd katabolisme
van normale metabolische producten, overeenkomend met kankergerelateerde
inductie van cytochroom P450 enzymen.
Eenzelfde mechanisme kan gelden voor de vluchtige biomarkers bij borstkanker,
geassocieerd met een veranderd metabolisme van estrogeen. Oestrogenen
bevorderen de groei van zowel normale als neoplastische borst-epithelium
cellen, en hun rol als borstkanker carcinogenen is bevestigd door
epidemiologische studies.
De carcinogene rol van estrogeen wordt ondersteund door het feit dat de
expressie van aromatase hoger is in borstkankerweefsel dan in normaal
borstweefsel. Aromatase (oestrogeen synthase) is het cytochrome P450 enzyme
complex dat oestrogeen productie katalyseert door omzetting van C19 androgens
tot C18 estrogens. Andere cytochroom P450 enzymen zijn ook geactiveerd in
borstkanker, waaronder CYP1A1, CYP1B1 en CYP3A4.

3.Klinisch perspectief voor ademtesten
Een korte geschiedenis van ademtesten:
In de 18-e eeuw ontwikkelde Lavoisier een ademtest voor CO2 in adem. Dit was
het eerste chemische onderzoek naar metabolisme en het gaf het eerste bewijs
dat voedingsmiddelen door het lichaam geoxideerd worden.
Gedurende de 19-eeuw spoorden colorometrische ademtesten ethanol op bij alcohol
gebruikers en aceton bij diabetici met ketoacidose. In de 20-e eeuw konden
dankzij radioactief gelabelde drugs nieuwe testen ontwikkeld worden, waaronder
H.pylori infectie en pancreasinsufficientie. In 1971 rapporteerde Linus Pauling
een nieuwe analyse methode: microanalyse van vluchtige organische componenten
in adem, en de opzienbarende ontdekking dat normale menselijke adem een groot
aantal VOC*s bevat in een zeer lage concentratie. Hij ontdekte dit door
adem-VOC*s in te vriezen in een buisje gekoeld met aceton en droog ijs, en
daarna het geconcentreerde staal te analyseren met de - toen nieuwe - GC
techniek. Vervolgstudies hebben aangetoond dat een staal menselijke adem
honderden verschillende VOC*s kan bevatten, meestal in picomolaire
concentraties.
Adem VOC-testen in het lab:
Lab gebaseerde testen zijn gebruikt voor proof-of-principle studie en de
ontdekking van biomarkers. Adem-VOC stalen worden voor de klinische studie
verzameld met een *breath collection apparatus* (BCA): Adem-VOC stalen worden
gebonden aan sorbent traps die gesealed naar het lab gestuurd worden voor
ATD/GC/MS analyse. Door deze methode kon de eerste grote multi-center
ademtest-studie gedaan worden.
Ademtest biomarkers voor oxidatieve stress:
Bij energieproductie komen meestal giftige bijproducten vrij. Leven bestaat
door de mitochondriale energieproductie waarbij ook zuurstof wordt omgezet in
toxische en mogelijk schadelijke bijproducten. Zuurstof is de laatste
electronen-acceptor in het oxidatieve metabolisme, maar elektronenlekken van
mitochondria in de vorm van reactive oxygen species (ROS) brengen oxidatieve
stress teweeg: een constante aanval van oxidatieve schade aan DNA, proteïnen,
lipiden en andere biologische belangrijke moleculen. Oxidatieve stress is een
mogelijke pathologische factor in het verouderingsproces en verschillende
aandoeningen, maar het blijkt moeilijk om dit in vivo te bewijzen.
Verschillende markers van oxidatieve stress werden bekeken, waaronder
malonaldehyde en conjugated dienes in het bloed en alkanen in de adem. Een
toename van alkanen in de adem, met name van ethaan en pentaan, laten een
verhoogde oxidatieve stress zien bij borstkanker, reumatoïde arthritis,
afstoting na harttransplantatie, acuut myocard infarct, schizofrenie en
bronchiaal astma.

Evaluatie van het BreathLinkTM systeem bij vrouwen met bewezen borstkanker en
een gezonde controle groep zodat hun Volatile Organic Compound (VOC) patroon
kan bepaald worden. Hiermee kan een multivariaat voorspellend algoritme
ontwikkeld worden om vrouwen met een hoog risico op borstkanker te
identificeren.

Een 12 maanden durende ongeblindeerde multi-center studie waarbij, door analyse
van de uitgeademde lucht door middel van het BreathLinkTM systeem voor de
bepaling van borstkanker geëvalueerd zal worden.

Procedure:
Screening van deelnemers:
a. Gezonde vrouwen die gepland staan voor een screening-mammogram (= groep 1)
of vrouwen die na een afwijkend mammogram een biopsie hebben gehad (= groep 2)
worden gescreend om na te gaan of ze aan de in-en exclusie criteria voldoen.
b. toestemmingsverklaring
c. Medische voorgeschiedenis
d. CRF

Ademtest
Dmv de BreathLinkTM wordt uitgeademde lucht geanalyseerd

Veiligheid
Het apparaat: is voorzien van mondstuk en een bacteriefilter, allebei voor
eenmalig gebruik.
Alle Adverse Events die optreden binnen 24 h na de ademtest moeten
gerapporteerd worden.
De ademtest moet volgens protocol verlopen door hiervoor getrainde medewerkers


Studie-apparaat
BreathLinkTM

Belasting voor de deelnemers:
Deelname aan de studie zal maximaal 10 minuten duren:
groep 1 (screenings-mammogram) :voorafgaand aan het screeningsmammogram wordt
de ademtest ingepland.

groep 2A (post-biopsiegroep met afwijkend mammogram en benigne weefselbiopt):
deelnemers moeten 1 keer extra komen voor het afnemen van de ademtest, afname
wordt in overleg met de deelnemers ingepland. groept 2B (post-biopsiegroep met
afwijkend mammogram en borstkanker): in overleg met de deelnmers wordt de
ademtest voor of na een afspraak ingepland.