Could a breathalyzer detect cancer? - Julian Burschka

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Allon Sasson

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

איך מד נשימה לאלכוהול יכול למדוד את רמת האלכוהול בדם של אדם,

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

שעות אחרי המשקה האחרון שלהם, בהתבסס על הנשימה שלהם בלבד?

Exhaled breath contains trace amounts of hundreds, even thousands,

נשיפה מכילה כמויות קטנות של מאות, אפילו אלפים,

of volatile organic compounds:

של רכיבים אורגניים נדיפים:

small molecules lightweight enough to travel easily as gases.

מולקולות זעירות וקלות מספיק לנוע בקלות כגזים.

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

אחד מאלה הוא אתנול, שאותו אנחנו צורכים במשקאות אלכוהוליים.

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

הוא נע במחזור הדם לשקיות אויר זעירות בריאות,

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

עובר לאויר נפלט בריכוז קטן פי 2,000,

on average, than in the blood.

בממוצע, מאשר בדם.

When someone breathes into a breathalyzer,

כשמישהו נושם לתוך מד נשיפה,

the ethanol in their breath passes into a reaction chamber.

האתנול בנשימה שלהם עובר בתוך תא תגובה.

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

שם, הוא מומר למולקולה אחרת, שנקראת חומצה אצטית,

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

בסוג מסויים של מגיב שמייצר זרם חשמלי במהלך התגובה.

The strength of the current indicates the amount of ethanol

הכוח של הזרמים האלה מצביע על כמות האתנול

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

בדוגמית האויר, וכתוצאה מכך על הכמות בדם.

In addition to the volatile organic compounds like ethanol

בנוסף לתרכובות אורגניות נדיפות כמו אתנול

we consume in food and drink,

שאנחנו צורכים באוכל ושתיה,

the biochemical processes of our cells produce many others.

התהליכים הביוכימיים של התאים שלנו מייצרים רבות אחרות.

And when something disrupts those processes, like a disease,

וכשמשהו מפריע לתהליכים האלה, כמו מחלות,

the collection of volatile organic compounds in the breath

אוסף התרכובות האורגניות הנדיפות בנשימה

may change, too.

יכול גם להשתנות.

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

אז האם נוכל לזהות מחלות על ידי ניתוח נשימה של אנשים,

without using more invasive diagnostic tools

בלי להשתמש בבדיקות יותר פולשניות

like biopsies, blood draws, and radiation?

כמו ביופסיה, בדיקת דם וקרינה?

In theory, yes,

בתיאוריה - כן,

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

אבל בדיקה לזיהוי מחלות הרבה יותר מורכבת מבדיקת אלכוהול.

To identify diseases,

כדי לזהות מחלות,

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

חוקרים צריכים להביט בסדרה של עשרות תרכובות בנשימה.

A given disease may cause some of these compounds

מחלה נתונה יכולה לגרום לכמה מהתרכובות האלו

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

לגדול או לקטון בריכוז, בעוד אחרות אולי לא ישתנו --

the profile is likely to be different for every disease,

הפרופיל יהיה כנראה שונה בכל מחלה,

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

ויכול אפילו להשתנות בשלבים שונים של אותה מחלה.

For example, cancers are among the most researched candidates

לדוגמה, סרטנים הם בין המועמדים הכי נחקרים

for diagnosis through breath analysis.

לאבחון באמצעות ניתוח נשימה.

One of the biochemical changes many tumors cause

אחד מהשינויים הביוכימיים שהרבה גידולים גורמים

is a large increase in an energy-generating process

הוא עליה ניכרת בתהליך יצור האנרגיה

called glycolysis.

שנקרא גליוקוליסיס.

Known as the Warburg Effect,

ידוע יותר כאפקט ורבורג,

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

העליה הזו בגליקוליסיס מובילה לעליה במטבוליטים כמו חומצת חלב

which in turn can affect a whole cascade of metabolic processes

שבתורה יכולה להשפיע על מפל שלם של תהליכים מטבוליים

and ultimately result in altered breath composition,

ולבסוף מביאים להרכב נשיפה שונה,

possibly including an increased concentration of volatile compounds

אולי כולל ריכוז מוגבר של תרכובות נדיפות

such as dimethyl sulfide.

כמו דימטיל סולפט.

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

אבל אפקט ורבורג הוא רק סמן פוטנציאלי אחד לפעילות סרטנית,

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

ולא מגלה כלום על סוג הסרטן הספציפי.

Many more indicators are needed to make a diagnosis.

עוד הרבה סמנים דרושים כדי לעשות אבחנה.

To find these subtle differences,

כדי לגלות את ההבדלים העדינים האלה,

researchers compare the breath of healthy people

חוקרים משווים את הנשימה של אנשים בריאים

with the breath of people who suffer from a particular disease

עם נשימה של אנשים שסובלים ממחלות מסויימות

using profiles based on hundreds of breath samples.

בשימוש בפרופילים שמבוססים על מאות דוגמאות נשימה.

This complex analysis requires a fundamentally different,

הניתוח המורכב הזה דורש גלאים שונים במהותם,

more versatile type of sensor from the alcohol breathalyzer.

יותר מגוונים ממד הנשימה לאלכוהול.

There are a few being developed.

יש כמה בפיתוח.

Some discriminate between individual compounds

כמה מבחינים בין תרכובות בודדות

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

על ידי אבחון של איך תרכובות נעות דרך סט של שדות חשמליים.

Others use an array of resistors made of different materials

אחרים משתמשים במערך של נגדים שעשויים חומרים שונים

that each change their resistance when exposed to a certain mix

שכל אחד משנה את ההתנגדות שלו כשהוא חשוף לעירוב מסויים

of volatile organic compounds.

של חומרים אורגניים נדיפים.

There are other challenges too.

יש גם עוד אתגרים.

These substances are present at incredibly low concentrations—

החומרים האלה נוכחים בריכוזים ממש נמוכים --

typically just parts per billion,

בדרך כלל חלקים בודדים למיליארד,

much lower than ethanol concentrations in the breath.

הרבה יותר נמוכים מריכוזי אתנול בנשימה.

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

רמות תרכובות אולי מושפעות מגורמים אחרים ממחלות,

including age, gender, nutrition, and lifestyle.

כולל גיל, מגדר, תזונה ואורח חיים.

Finally, there’s the issue

לבסוף, יש את הנושא

of distinguishing which compounds in the sample

של זיהוי אילו תרכובות בדוגמית

were produced in the patient’s body

יוצרו בגוף החולה

and which were inhaled from the environment

ואילו נשאפו מהסביבה

shortly before the test.

מעט לפני המבחן.

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

בגלל האתגרים האלה, ניתוח נשימה עדין אינו בשל.

But preliminary clinical trials on lung, colon,

אבל לנסיונות רפואיים ראשוניים של סרטן ריאות,

and other cancers have had encouraging results.

מעי, וסוגים אחרים יש תוצאות מעודדות.

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

יום אחד, זיהוי סרטן מוקדם אולי יהיה קל כמו שאיפה ונשיפה.