Малярію можна виявити, ґрунтуючись на аналізі летючих речовин, які виділяє шкіра людини. Дослідники зі Швейцарії, Кенії та США виявили, що у здорових і заражених малярійним плазмодієм людей відрізняються хімічний склад виділених шкірою речовин. Їх аналіз за допомогою алгоритмів машинного навчання дозволяє ефективно виявляти пацієнтів з безсимптомною формою малярії, йдеться в статті, опублікованій в журналі.
Малярія, незважаючи на прогрес у методах лікування та діагностики, як і раніше залишається одним з найбільш смертоносних захворювань. Тільки в 2016 році в світі було зареєстровано близько 216 мільйонів випадків хвороби, число загиблих від малярії склало 450 тисяч осіб. Понад 90 відсотків усіх випадків припадає на регіони Африки південніше Сахари. Люди, що живуть там, де реєструється велика кількість випадків зараження малярією, володіють частковим імунітетом, і тому в деяких випадках малярія може переноситися майже безсимптомно.
Такі безсимптомні випадки являють собою прихований резервуар інфекції, що сприяє її поширенню з вогнища на сусідні популяції і території. Однак ті методи діагностики малярії, які існують сьогодні, не підходять для великомасштабного скринінгу, оскільки при мікроскопії мазка крові або експрес-тестах на малярію не вдається виявити інфекцію, якщо щільність паразита в крові низька. Крім того, експрес-тести виявилися нечутливими до нещодавно відкритого виду генетично видозмінених.
Щоб знайти метод ефективного скринінгу, вчені звернули увагу на летючі метаболіти, які вже використовувалися в якості біомаркерів для діагностики інших захворювань - наприклад, туберкульозу. В одній зі своїх попередніх робіт вчені показали, що запах заражених плазмодієм людей впливає на поведінку комарів, які починають атакувати їх більш активно. Те ж спостерігалося і в експериментах з лабораторними тваринами.
Група під керівництвом Марка Мешера (Mark C. Mescher) з Інституту інтегративної біології Швейцарської вищої технічної школи Цюріха з 2013 по 2016 рік збирали зразки летючих метаболітів шкіри понад 400 учнів початкових класів (до 12 років) 41 школи, що знаходиться в 21 регіоні західної Кенії. У дітей з'ясовували анамнез, а також запитували про симптоми, брали аналізи крові і збирали метаболіти протягом однієї години з ноги і руки в області ліктя.
У результаті дослідникам вдалося отримати 400 зразків. На основі симптомів і результатів ПЛР крові, точно визначають діагноз, зразки розділили на кілька груп: неінфіковані, з симптоматичною і безсимптомною формами малярії, а також субмікроскопічно симптомні і безсимптомні, при ПЛР яких виявився збудник, але мікроскопія дала негативний результат. Летючі зразки аналізували за допомогою газової хроматографії-мас-спектрометрії, а результати обробляли методами машинного навчання, щоб визначити предиктори статусу інфекції.
Дослідники визначили, що профілі летючих компонентів між здоровими і хворими дітьми розрізняються, причому, як «ножний», так і «ручний» (між групами, але не всередині кожної групи). Схожі результати виявилися і при порівнянні субмікроскопічно симптомних і безсимптомних груп з неінфікованою. Рівень виділення летючих речовин був трохи нижче у симптомних хворих і показував інший, менш різнорідний профіль, ніж у безсимптомних, що дозволило розвести ці дві групи між собою.
Крім цього, вдалося виділити п'ять ключових з'єднань, різниця між якими серед груп виявилася найбільш достовірною. До неї увійшли 4-гідроксі-4-метилпентан-2-пентанон, нонанал, толуол і сполуки 31 і 49 (залишилися невпізнаними).
Автори вважають, що ці зміни в профілі шкірних летючих метаболітів дозволяють використовувати їх для надійного скринінгу інфекції незалежно від того, чи проявилися симптоми малярії. Володіючи високою чутливістю і специфічністю, вони допоможуть ідентифікувати безсимптомні інфекції навіть у тих випадках, коли в крові спостерігається низька концентрація плазмодіїв, і їх неможливо виявити за допомогою мікроскопії.
Свій оптимізм щодо методу дослідники пов'язують з тим, що незважаючи на польові умови, в яких збиралися зразки, їх часовий (3 роки) і територіальний розкид, а також різні види вони отримали достовірні результати. До того ж вони зуміли виділити ряд ключових сполук, які можуть стати надійними і неінвазивними біомаркерами.
До речі, місяцем раніше роботу про те, що малярійний плазмодій здатний зробити людину більш привабливою для комарів, вже опублікувала в тому ж журналі група англійських, кенійських і нідерландських вчених.