Could a breathalyzer detect cancer? - Julian Burschka

翻訳: Akiko Kawagoe 校正: Tomoyuki Suzuki

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

アルコール検知器は 血中アルコール濃度を

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

飲酒を終えて何時間もたった後に 息だけで どのように計測するのでしょう

Exhaled breath contains trace amounts of hundreds, even thousands,

呼気には 数百 時には数千種もの

of volatile organic compounds:

揮発性有機化合物が 微量に含まれています

small molecules lightweight enough to travel easily as gases.

それらは軽く 気体として簡単に移動する低分子です

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

そのうちの一つはエタノールで 私たちが摂取するアルコール飲料に含まれます

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

エタノールは 血流に乗って 肺の中の小さな肺胞へと移動し

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

呼気として吐き出されるとき その濃度は平均で

on average, than in the blood.

血中濃度の2000分の１になります

When someone breathes into a breathalyzer,

アルコール検知器に息を吹きかけると

the ethanol in their breath passes into a reaction chamber.

呼気中のエタノールが 反応室に入ります

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

そこで 酢酸と呼ばれる もう一つの分子に 変換されます

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

特別な反応装置の中で 化学反応の間に 電流が生じるのです

The strength of the current indicates the amount of ethanol

電流の強さは

空気 ひいては血液のサンプル中の エタノールの量を示します

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

In addition to the volatile organic compounds like ethanol

私たちが食べ物や飲み物から摂取する

we consume in food and drink,

エタノールのような 揮発性有機化合物に加えて

the biochemical processes of our cells produce many others.

細胞の生化学過程では その他多くのものが作られます

And when something disrupts those processes, like a disease,

その過程が 何か病気などによって 阻害されると

the collection of volatile organic compounds in the breath

呼気中の揮発性有機化合物も

may change, too.

変化するかもしれません

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

では 人の息を分析すれば 疾患の検知を

without using more invasive diagnostic tools

侵襲的な診断法 ―

like biopsies, blood draws, and radiation?

生体組織検査や採血 放射線などを 使わずにできるでしょうか

In theory, yes,

理論上は 可能です

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

しかし 疾患の検査は アルコールの検査より さらに複雑です

To identify diseases,

疾患を特定するには

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

研究者は 呼気中の何十もの 一連の化合物を調べる必要があります

A given disease may cause some of these compounds

ある疾患では これらの化合物のいくつかで

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

濃度が増減するものもあれば 変化しないものも あるかもしれません

the profile is likely to be different for every disease,

それぞれの疾患によって プロファイルはおそらく異なり

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

同じ疾患でも ステージ(病期)によって 異なるかもしれません

For example, cancers are among the most researched candidates

例えば がんは呼気分析による診断で

for diagnosis through breath analysis.

もっとも研究されている疾患の一つです

One of the biochemical changes many tumors cause

多くの腫瘍が引き起こす 生化学的変化の一つに

is a large increase in an energy-generating process

エネルギー産生過程

いわゆる解糖系の亢進があります

called glycolysis.

Known as the Warburg Effect,

これは ワールブルグ効果として 知られており

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

この解糖系の亢進の結果 乳酸のような代謝物が増加し

which in turn can affect a whole cascade of metabolic processes

全ての代謝過程に 次々と影響を与えます

and ultimately result in altered breath composition,

最終的には 呼気組成が変化し

possibly including an increased concentration of volatile compounds

硫化ジメチルなどの 揮発性有機化合物の濃度が

such as dimethyl sulfide.

増える可能性があります

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

しかし ワールブルグ効果は がん活動の潜在的な指標の一つにすぎず

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

がんの種類については 何も明らかになりません

Many more indicators are needed to make a diagnosis.

診断には さらに多くの指標が必要です

To find these subtle differences,

わずかな違いを見つけるために

researchers compare the breath of healthy people

研究者は 健康な人の息と

with the breath of people who suffer from a particular disease

特定の疾患にかかっている人の息を 比べます

using profiles based on hundreds of breath samples.

これには 何百もの息のサンプルに基づいた プロファイルを使います

This complex analysis requires a fundamentally different,

この複雑な分析には アルコール検知器とは根本的に異なる

more versatile type of sensor from the alcohol breathalyzer.

もっと多目的なタイプのセンサーが必要です

There are a few being developed.

現在 開発中のものがいくつかあり

Some discriminate between individual compounds

電界の中で 化合物の動きを観察し

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

見分けるものもあります

Others use an array of resistors made of different materials

他には 様々な材料でできた抵抗アレイに

that each change their resistance when exposed to a certain mix

特定の組み合わせの 揮発性有機化合物を接触させ

of volatile organic compounds.

各抵抗の抵抗値の変化を見るものもあります

There are other challenges too.

他にもいくつか課題があります

These substances are present at incredibly low concentrations—

これらの物質は 非常に低濃度で存在しており

typically just parts per billion,

普通はわずか 数ppb(10億分の１)程度で

much lower than ethanol concentrations in the breath.

呼気中のエタノールの濃度より ずっと低いのです

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

化合物のレベルは 病気以外の要因によっても左右されます

including age, gender, nutrition, and lifestyle.

年齢 性別 栄養状態 ライフスタイルなどです

Finally, there’s the issue

最後に挙げる問題としては

of distinguishing which compounds in the sample

サンプル内の化合物のうち

were produced in the patient’s body

患者の体内で生成されたものと

and which were inhaled from the environment

検査の直前に吸い込んだものとを

shortly before the test.

区別することです

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

これらの課題が残っており 呼気分析は まだ実用化に至っていません

But preliminary clinical trials on lung, colon,

しかし 肺がんや大腸がん その他のがんにおける

and other cancers have had encouraging results.

予備的な臨床試験では 有望な結果が出ています

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

がんの早期発見は いつか呼吸と同じくらい いとも簡単なことになるかもしれません