疾患バイオ マーカーの探索のための子供から息コレクション
Summary
このプロトコルでは、子供からの息のサンプルの獲得のための簡単な方法について説明します。簡単に言えば、混合空気のサンプル事前ガスクロマトグラフィー質量分析の前に吸着管に集中しています。感染性と非感染性疾患の呼吸のバイオ マーカーは、この息のコレクション メソッドを使用して識別できます。
Abstract
息の収集と分析は、感染・非感染症、マラリア、結核、肺癌、肝疾患.など多数の揮発性のバイオ マーカーを発見する使用ことができます。このプロトコルでは、子供たちの息をサンプリングし、採取のガスクロマトグラフィー質量分析 (GC-MS) と詳細な分析を安定化の再現可能な方法について説明します。このメソッドの目的は、採取 4-15 歳のお子様から、さらに化学分析のための獲得のための標準化されたプロトコルを確立することです。まず、息をサンプリングし、3 L のバッグに接続されている 2 ウェイ バルブに接続されている段ボールのマウスピースを使用します。息 analytes は熱脱離チューブに転送し、解析まで 4-5 ° C で保存します。この手法は、以前成功した息のバイオ マーカーの同定のためマラリア児の息をキャプチャするために使用されています。その後、我々 が追加小児コホートにこの手法を応用.この方法の利点は、それ (小児集団における特定の値) の患者の一部の最小限の協力が必要です、短い回収期間は、訓練を受けたスタッフを必要としないポータブル機器で実行できます。リソースの限られたフィールドの設定。
Introduction
バイオ マーカーは臨床的に識別可能な病気に貢献するかもしれない正常および病的の生物学的プロセスに関する貴重な情報をもたらすことができます。最近、さまざまな病気の状態、感染症、代謝性疾患、がん1などのバイオ マーカーとしての息の揮発性物質の評価が注目されています。呼気には、微生物派生材料 (例えば、核酸から細菌、ウイルス)、半揮発性有機化合物揮発性有機化合物 (Voc) の定量化可能なレベルが含まれています。呼気分析の中心的な目標は、非侵襲的医療条件および環境の露出の状態に洞察力を得ることです。収集および興味の成分によって、呼気を分析するさまざまな方法があります。現時点で研究結果の比較分析を複雑にする標準化された呼気コレクション メソッドはありません。サンプリング プロシージャ自体呼吸解析の下流の結果にかなりの効果があり、息コレクション手順の標準化が不可欠です。
多くの研究で後半呼吸息のサンプリングは雇われた2,3です。このサンプリングは、優先的に呼吸周期の終わりに空気をキャプチャするために呼気 (「デッド スペース」) 最初部分を破棄することを含みます。この方式の利点は、内因性、患者固有の豊かな中外因性 VOC (例えば、環境 Voc) のレベルを最小限に抑えられます。このメソッドは、息のサンプルを収集する前に個人からの呼気の最初の数秒間を除外します。他の研究者は有効期限4、5の定義済みの段階でサンプリングを有効にする圧力センサーを採用しています。圧力センサーは、複雑な工学を必要とするため、この代替方法には献身的で比較的高価なサンプリング デバイスが必要です。
小児呼吸サンプリングを特に困難になることができます。主な懸念は、幼児が自発的呼気「デッド スペース」空気のためのプロトコルと協力することがないことです。このため、子供たちから混合呼吸息を取得する簡単です。しかし、混合呼吸器呼気と主要な警告は環境や材料の汚染の危険性です。したがって、小児コレクション性はフィールドで運転は問題です。
また、収集方法、息試料の保存することができますもサンプルの質に影響。息 exhalate、揮発性有機化合物作る息採取ストレージ6,7に関連する問題に特に敏感超低濃度 (兆ごとの部分) で湿度が高い。プロトン移動反応質量分析計 (PTR MS) のようなリアルタイム技術の偉大な潜在性にもかかわらず GC-MS のまま息のサンプルの分析のためのゴールド スタンダードです。呼気のガスクロマトグラフィー質量分析がオフライン手法と、熱脱着 (TD) チューブ、固相マイクロ抽出、ニードル トラップ デバイスなど前濃度方法それ結合されます。前濃度前に呼気をポリマー袋8に一時的に保存する必要があります。ポリマー袋は、適度な価格、比較的よい耐久性および再利用性のため人気があります。中袋は再利用、時間と労力が効率的な清掃7、8を確認しておく必要。各特定の袋タイプも品質管理、再利用性、および回復の経験的に断固としたな、標準化されたプロシージャが必要です。
TD チューブを彼らは揮発性物質の数が多いをキャプチャし、カスタマイズすることができますので、広く息前濃度に使用されます。TD チューブを梱包に使用される吸収性材料は、特定のアプリケーションや興味の特定のターゲットを揮発性物質に適応させること。TD チューブ実質的に息バイオ マーカー研究、特に遠隔地の利便性の向上、TD チューブ安全ので、少なくとも 2 週間の息の揮発性物質を保管、輸送3易い。
バイオ マーカー探索に小児呼吸コレクションを標準化する努力、ここで我々 は幼児から息を収集する簡単な方法をについて説明します。実装プロトコルの代表の結果を示すためには、匿名化したデータを提示する子供 (年齢 8-17) の継続的コホートからアルコールの脂肪酸の肝臓病 (NAFLD) に対する評価を受けています。全結果と本研究の分析より遅い出版物で報告されます。この作業では、プロトコルのアプリケーションを実証するデータのサブセットを報告します。まるで「風船をふくらまして「簡単に言えば、子供を指示し通常マウスピースを介してポリマー袋の中に息を吐き出すに息の 1 L が収集されるまで、プロセスは 2-4 回を繰り返されます。サンプルは TD チューブに転送し、ガスクロマトグラフィー質量分析の前に 5 ° C で保存します。
Protocol
Representative Results
Discussion
最後のディケイド息研究でかなりの進歩にもかかわらずサンプリングと呼吸ガスの揮発性成分分析の標準化されたプラクティス未定義10のまま。標準化の欠如の主な理由は、任意の与えられた呼気サンプルで現在結果の化学的多様性に直接影響を与える息のコレクション方法の多様性をされています。Exhalate の息には、非常に多様な濃度6揮発性有機化合物?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
子どもと本研究に参加したセントルイス小児病院の家族に感謝いたします。息コレクション中にさんのステイシーだとさんジャネット Sokolich のユニークな努力を認めます。この作品は、セント ルイス子供病院財団によってサポートされます。
Materials
| Breath bag | SKC | 237-03 | These are 3 L bags |
| Cardboard mouthpiece | A-M systems | 161902 | 0.86" OD, 2.00" L |
| Large diameter tubing | Cole Parmer | 95802-11 | Silicone Tubing, 1/4"ID x 5/16"OD, |
| Long-term storage caps | Markes International | C-CF010 | Brass storage cap ¼" & PTFE ferrule, pk 10 |
| Male adapter | Charlotte Pipe | 2109 | Part 1/3 of breath connector (1/2" Universal part No. 436-005) |
| Male adapter (made from Teflon) | In-house built | Part 3/3 of breath connector (1/4" ID x 1/2" MIP). This part was specially machined from rods made from virgin Teflon | |
| Pump | SKC | 220-1000TC-C | Pocket PumpTouch with Charger |
| Small diameter tubing | Supelco | 20533 | Teflon tubing L × O.D. × I.D. 25 ft × 1/4 in. (6.35 mm) × 0.228 in. (5.8 mm) |
| Thermal desorption tubes | Markes International | C2-CAXX-5314 | Tube, inert, TnxTA/Sulficarb, cond/cap, pk 10 |
| Tube capping/uncapping tool | Markes International | C-CPLOK | |
| Two-way ball valve connector | Homewerks Worldwide | VBV-P40-E3B | Part 2/3 of breath connector (1/2") |
References
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