About 100,000 newly diagnosed squamous cell carcinomas (PECA) in the head and neck area are diagnosed in Europe every year. At the same time, approximately 40,000 patients die due to a malignancy in this area every year. The prognosis remains poor despite numerous advances in therapy. According to recent studies, from the first notice of a change to the diagnosis, an average of six months passes. As a result, 50% of patients are in an intermediate or advanced stage of the disease at the time of initial diagnosis. However, the early diagnosis of PECA in the head and neck area is of fundamental importance for the prognosis of our patients. While early stages can be cured in up to 90% with both surgical and radiotherapeutic approaches alone, the 5-year survival rate for the intermediate and advanced stages drops to 40% and even below 10%, respectively. The points outlined illustrate the urgent need for research to improve the prognosis. A simple, noninvasive screening test that is capable of detecting early unrecognized tumors as well as diagnosing asymptomatic recurrences has not been established yet. The development of such a non-invasive breath test is the aim of the presented pilot study. Methods Volatile organic compounds (VOCs) are detected by analyzing the exhaled air of the patient. In the pilot study presented here ex vivo breath samples of ten patients with PECA before and after surgical therapy were analyzed by gas chromatography and coupled mass spectrometry and additionally correlated with those of healthy smokers. Results From a total of 125 detected VOCs, a pattern of eight specific compounds could be extracted, which was detectable in all patients with PECA. The concentrations of three of these compounds dropped after surgical therapy and were no longer detectable in five patients. The concentrations of the other five specific compounds of the identified pattern increased postoperatively in the patient population and could also be detected in healthy volunteers. Conclusion For the early detection of head and neck malignancies such a breath test would be very helpful. Collecting breath samples is also simple, painless, non-invasive, and repeatable at any time. In addition to early detection, the use of such a breath test would be a helpful diagnostic tool in the long-term follow-up of tumor patients. Nevertheless, these results have to be verified with more patients in multicenter studies.
Pro Jahr werden in Europa ca. 100.000 neu aufgetretene Plattenepithelkarzinome (PECA) im Kopf-Hals-Bereich diagnostiziert. Gleichzeitig versterben jährlich ca. 40.000 Patienten aufgrund eines Malignoms in diesem Bereich. Die Prognose bleibt damit trotz zahlreicher Fortschritte in der Therapie schlecht. Laut aktuellen Untersuchungen vergehen vom ersten Bemerken der Veränderung bis zur Diagnosestellung im Durchschnitt sechs Monate. Dies hat zur Folge, dass sich 50% der Patienten zum Zeitpunkt der Erstdiagnose in einem intermediären oder fortgeschrittenen Stadium der Erkrankung befinden. Die frühe Diagnose des PECA im Kopf-Hals-Bereich ist aber von elementarer Bedeutung für die Prognose unserer Patienten. Während frühe Stadien sowohl mit alleinigen operativen als auch strahlentherapeutischen Ansätzen in bis zu 90% geheilt werden können, sinkt die Fünf-Jahres-Überlebensrate für die intermediären und fortgeschrittenen Stadien auf 40% bzw. sogar unter 10%. Die dargelegten Punkte verdeutlichen den dringenden Forschungsbedarf zur Verbesserung der Prognose. Ein einfacher, nichtinvasiver Früherkennungstest, der in der Lage ist, sowohl noch nicht erkannte Tumoren im Frühstadium zu erkennen, als auch symptomlose Rezidive zu diagnostizieren, ist bisher nicht etabliert. Die Entwicklung eines solchen non-invasiven Erkennungstest als Atemtest ist das Ziel dieses Studienvorhabens. Methodik Der Nachweis flüchtiger organischer Verbindungen (sog. volatile organic compounds; VOCs) erfolgt über die Analyse der Ausatemluft des Patienten. In der hier vorgestellten Pilotstudie wurden ex vivo Atemproben von zehn Patienten mit PECA vor und nach chirurgischer Therapie mittels Gaschromatographie und gekoppelter Massenspektrometrie analysiert und zusätzlich mit denen gesunder Raucher korreliert. Ergebnisse Aus insgesamt 125 detektierten VOCs konnte ein Muster von acht spezifischen Verbindungen extrahiert werden, das bei allen Patienten mit PECA nachweisbar war. Die Konzentrationen von drei dieser Verbindungen fielen nach chirurgischer Therapie ab und waren bei fünf Patienten nicht mehr nachweisbar. DieKonzentrationen der anderen fünf spezifischen Verbindungen des erkannten Musters stiegen postoperativ im Patientenkollektiv an und konnten auch bei gesunden Probanden nachgewiesen werden. Schlussfolgerung Für die Früherkennung von Kopf-Hals-Malignomen wäre ein solcher Atemtest sehr hilfreich. Das Sammeln von Atemproben ist außerdem einfach, schmerzlos, noninvasiv und jederzeit wiederholbar. Neben der Früherkennung wäre der Einsatz eines solchen Atemtests auch in der langjährigen Nachsorge von Tumorpatienten ein hilfreiches Diagnostikum, wobei größer angelegte und möglichst multizentrische Studien zur Verifizierung der Ergebnisse ausstehen.
