Could a breathalyzer detect cancer? - Julian Burschka

المترجم: Nawfal Aljabali المدقّق: Hussain Laghabi

How is it that a breathalyzer can measure the alcohol content in someone’s blood,

كيف يمكن لجهاز قياس الكحول أن يحدّد نسبة الكحول في دم أحدهم،

hours after they had their last drink, based on their breath alone?

بعد ساعات من تناول الشراب، اعتماداً على النَّفَس وحده؟

Exhaled breath contains trace amounts of hundreds, even thousands,

زفرة التنفُّس تحتوي على كميات ضيئلة من مئات، أو آلاف،

of volatile organic compounds:

المركبات العضوية المتطايرة:

small molecules lightweight enough to travel easily as gases.

جزيئات صغيرة وخفيفة الوزن بشكل كافٍ لتنتقل بسهولة كغازات.

One of these is ethanol, which we consume in alcoholic drinks.

واحدة منها هو: الإيثانول، وهو ما يُستَهلك في المشروبات الكحولية.

It travels through the bloodstream to tiny air sacs in the lungs,

ينتقل عبر مجرى الدم إلى الحويصلات الهوائية الصغيرة في الرئتين،

passing into exhaled air at a concentration 2,000 times lower,

ويمرُّ في هواء الزفير بتركيز أقل بـ 2000 مرة،

on average, than in the blood.

في المتوسط ممّا هو في الدم.

When someone breathes into a breathalyzer,

عندما يتنفس أحدٌ في جهاز قياس الكحول،

the ethanol in their breath passes into a reaction chamber.

يمر الإيثانول إلى تجويف التفاعل.

There, it’s converted to another molecule, called acetic acid,

هناك يتم تحويله إلى عنصر آخر، يُسمّى: حمض الخليك،

in a special type of reactor that produces an electric current during the reaction.

في نوع خاص من المفاعل يتم إنتاج تيار كهربائي أثناء عملية التفاعل.

The strength of the current indicates the amount of ethanol

قوة التيار تبين كمية الإيثانول

in the sample of air, and by extension in the blood.

في عينة الهواء، ومن خلال امتداده في الدم.

In addition to the volatile organic compounds like ethanol

بالإضافة إلى المركبات العضوية المتطايرة مثل: الإيثانول

we consume in food and drink,

التي نستهلكها في الطعام والشراب،

the biochemical processes of our cells produce many others.

العمليات الكيمائية في خلايانا تنتج العديد من العناصر الأخرى.

And when something disrupts those processes, like a disease,

وعندما يعطِّل شيء ما تلك العلمية، مثل: المرض،

the collection of volatile organic compounds in the breath

فإن مجموعة المركبات العضوية المتطايرة في التنفس

may change, too.

قد تتغير أيضاً.

So could we detect disease by analyzing a person’s breath,

لذا، هل يمكننا اكتشاف المرض من خلال تحليل نَفَس الشخص،

without using more invasive diagnostic tools

دون استخدام المزيد من أدوات التشخيص المُجتاحة

like biopsies, blood draws, and radiation?

مثل: الخزعات وسحب الدم والأشعة؟

In theory, yes,

نظرياً، نعم،

but testing for disease is a lot more complicated than testing for alcohol.

لكن اختبار المرض أكثر تعقيداً بكثير من اختبار الكحول.

To identify diseases,

للتعرف على الأمراض،

researchers need to look at a set of tens of compounds in the breath.

يحتاج الباحثون للنظر في مجموعة من عشرات المركبات في التنفُّس.

A given disease may cause some of these compounds

قد يسبب مرض معين بعض هذه المركبات

to increase or decrease in concentration, while others may not change—

بزيادة أو نقصان كثافتها، بينما قد لا تتغير بعضها

the profile is likely to be different for every disease,

من المحتمل أن يختلف مظهر كل مرض،

and could even vary for different stages of the same disease.

وقد يختلف أيضاً في مراحل مختلفة من المرض نفسه.

For example, cancers are among the most researched candidates

على سبيل المثال: أمراض السرطان من أكثر المرشحين بحثاً

for diagnosis through breath analysis.

للتشخيص من خلال تحليل التنفُّس.

One of the biochemical changes many tumors cause

أحد التغييرات الكيميائية تسبب العديد من الأورام

is a large increase in an energy-generating process

والتي هي عبارة عن زيادة كبيرة في توليد الطاقة

called glycolysis.

تُسمّى: التحلُّل.

Known as the Warburg Effect,

المعروف باسم: تأثير واربرغ،

this increase in glycolysis results in an increase of metabolites like lactate

هذه الزيادة في التحلل تؤدي إلى الزيادة في الأيضات مثل: اللاكتات

which in turn can affect a whole cascade of metabolic processes

والتي بدورها يمكن أن تؤثر على سلسلة كاملة من عمليات التمثيل الغذائي

and ultimately result in altered breath composition,

وتؤدي في النهاية إلى تغيير تركيب التنفُّس،

possibly including an increased concentration of volatile compounds

ربما بما في ذلك زيادة تركيز المركبات المتطايرة

such as dimethyl sulfide.

مثل ثنائي ميثيل الكبريت.

But the Warburg Effect is just one potential indicator of cancerous activity,

لكن تأثير واربراغ ليس إلا مؤشراً محتملاً لنشاط سرطاني،

and doesn’t reveal anything about the particular type of cancer.

ولا يكشف شيئاً عن نوع معين من السرطان.

Many more indicators are needed to make a diagnosis.

ثمّة حاجة للمزيد من المؤشرات لإجراء التشخيص.

To find these subtle differences,

للحصول على هذه الاختلافات الدقيقة،

researchers compare the breath of healthy people

يقارن الباحثون بين أنفاس الأصحّاء

with the breath of people who suffer from a particular disease

وأنفاس الذين يعانون من مرض معين

using profiles based on hundreds of breath samples.

مستخدمين ملفات التعريف اعتماداً على مئات من عينات التنفّس.

This complex analysis requires a fundamentally different,

هذا التحليل المعقد يتطلب نوعاً مختلفاً جذرياً

more versatile type of sensor from the alcohol breathalyzer.

عن أجهزة استشعار الكشف عن الكحول.

There are a few being developed.

هناك عدد قليل يجري تطويرها.

Some discriminate between individual compounds

بعض التمييز بين المركبات الأحادية

by observing how the compounds move through a set of electric fields.

من خلال مراقبة كيفية تحرك المركبات خلال مجموعة من الحقول الكهربية.

Others use an array of resistors made of different materials

يستخدم آخرون مجموعة من المقاومات المصنوعة من مواد مختلفة

that each change their resistance when exposed to a certain mix

يغير كل منها مقاومته عن التعرض إلى مزيج معين

of volatile organic compounds.

من المركبات العضوية المتطايرة.

There are other challenges too.

هناك تحدّيات أخرى أيضاً.

These substances are present at incredibly low concentrations—

هذه المواد موجودة بتركيزات منخفضة بشكل لا يُصدّق

typically just parts per billion,

عادةً أجزاء فقط لكل مليار،

much lower than ethanol concentrations in the breath.

أقل بكثير من تركيزات الإيثانول في النَّفَس.

Compounds’ levels may be affected by factors other than disease,

قد تتأثّر مستويات المركبات بعوامل أخرى غير المرض،

including age, gender, nutrition, and lifestyle.

بما في ذلك: العمر والجنس والتغذية ونمط الحياة.

Finally, there’s the issue

أخيراً: ثمّة أمرٌ

of distinguishing which compounds in the sample

يتعلق بالتمييز بين المركبات في العينة

were produced in the patient’s body

التي تُنتَج في جسم المريض

and which were inhaled from the environment

والتي يتم استنشاقها من البيئة المحيطة

shortly before the test.

قبل مدّة قصيرة من الاختبار.

Because of these challenges, breath analysis isn’t quite ready yet.

بسبب هذه التحدّيات، تحليل التنفّس ليس جاهزاً بعد.

But preliminary clinical trials on lung, colon,

ولكن التجارب السريرة الأولية على الرئة والقولون

and other cancers have had encouraging results.

والسرطانات الأخرى كان لها نتائج مشجعة.

One day, catching cancer early might be as easy as breathing in and out.

يوماً ما، قد يكون تشخيص السرطان مبكراً أمراً سهلاً بنفس سهولة تنفّس الهواء.