An der Uni Mainz richtet sich der Blick auf eine ungewöhnliche Spur zur Krankheitsfrüherkennung: den Körpergeruch. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS und der TU Dresden haben untersucht, ob sich krankheitsbedingte Veränderungen mit Lasertechnik erkennen lassen. Ihre erste Studie liefert dafür einen Machbarkeitsnachweis – unter kontrollierten Laborbedingungen, wohlgemerkt.

Dafür analysierte das Team flüchtige organische Verbindungen, kurz VOCs, in einfachen Körperabstrichen. Krankheiten können die Zusammensetzung dieser Stoffe verändern und damit auch den Körpergeruch. Solche Muster finden sich in der Atemluft und in Körperflüssigkeiten. In den untersuchten Proben unterschieden sich die Abstriche gesunder Personen von jenen von Menschen mit Parkinson, Covid-19 oder anderen Krankheitsbildern.

Ein Abstrich aus der Nase, ein spektraler Fingerabdruck

Für die Messungen entnahm das Forschungsteam Proben aus dem vorderen Nasenbereich, vom Bauchnabel und aus der Ohrmuschel. Anschließend erfasste ein Spektrometer die Muster der flüchtigen Verbindungen. Der Nasenabstrich erwies sich dabei als besonders vielversprechend – eine kleine Probe, kein großer Laborzirkus.

Das am Fraunhofer IIS entwickelte System arbeitet mit breit durchstimmbaren Quantenkaskadenlasern und einem empfindlichen photoakustischen Detektor. So entsteht ein charakteristischer spektraler „Fingerabdruck“ der VOCs. Eine statistische Auswertung zeigte außerdem, dass sich der Messumfang ohne wesentlichen Informationsverlust verringern lässt. Daraus könnten kompakte, schnelle und kostengünstigere Messgeräte entstehen.

Die Veröffentlichung im Fachjournal Scientific Reports beruht auf 24 Personen aus der größeren SMELLODI-Studie: sechs gesunden Kontrollpersonen, sechs Personen mit Parkinson, sechs mit Covid-19 und sechs mit anderen Krankheitsbildern. Zusätzliche Messungen an drei weiteren Parkinson-Proben nach zwei Wochen gaben erste Hinweise darauf, dass die Ergebnisse zeitlich stabil sein könnten.

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Noch kein Test für die Arztpraxis

Bisherige Verfahren zur Untersuchung solcher Verbindungen sind häufig aufwendig, zeitintensiv und auf spezialisiertes Personal angewiesen. Für eine breite Nutzung fehlen schnelle Systeme, die direkt vor Ort eingesetzt werden können. Genau dort liegt der Reiz des laserbasierten Ansatzes – und zugleich seine offene Baustelle.

Die Ergebnisse ersetzen keine ärztliche Diagnose. Für eine medizinische Anwendung braucht es größere Studien mit vielfältigeren Personengruppen und Messungen unter realen Bedingungen. Langfristig könnte die Technologie Hinweise auf mögliche Erkrankungen liefern und Entscheidungen darüber unterstützen, welche weiteren Untersuchungen sinnvoll sind.

Die Aufgaben waren zwischen den beteiligten Einrichtungen klar verteilt: Das Fraunhofer IIS entwickelte den Versuchsaufbau, führte die Labormessungen durch und wertete die Daten statistisch aus. Die TU Dresden steuerte medizinische und klinische Expertise bei und koordinierte Rekrutierung, Diagnosen und Probennahme. Gefördert wurde die Forschung teilweise von der Europäischen Union über das Projekt SMELLODI. Dass die Veröffentlichung frei zugänglich ist, wurde durch das Projekt DEAL ermöglicht.

Warum flüchtige Biomarker interessant sind

Die Idee dahinter passt in ein größeres Forschungsfeld. Eine frühzeitige Erkennung von Gesundheitsproblemen soll wirksame Behandlungen und bessere Behandlungserfolge ermöglichen. Flüchtige Biomarker können Hinweise auf pathophysiologische Prozesse geben, auf die Wirksamkeit von Medikamenten oder auf die Exposition gegenüber potenziell bedenklichen Stoffen.

Ihr möglicher Nutzen reicht damit über eine einzelne Diagnose hinaus: Sie könnten nicht-invasive Untersuchungen ermöglichen, therapeutische Maßnahmen überwachen sowie negative Gesundheitsfolgen vorhersagen und verhindern helfen. Analysiert werden dafür unter anderem die chemische Zusammensetzung von Atemgasen und Emissionen aus Schweiß, Urin, Blut und Stuhl.

Ein eher unscheinbarer, aber entscheidender Punkt ist die Probenintegrität. Wenn Probenahmematerial selbst Stoffe abgibt oder Verbindungen bindet, kann das Ergebnis verfälscht werden. Deshalb untersucht die Forschung auch Materialien auf Emissionen und Adsorptionen, um die Authentizität der Proben und eine einheitliche Standardisierung sicherzustellen.

Hinzu kommen Expositionsstudien: Sie bestimmen Emissionsraten von Produkten, besonders mit Blick auf inhalative Exposition, Risikobewertung und Biokompatibilität. Auch die Freisetzung flüchtiger Verbindungen aus aufgenommenen Produkten lässt sich untersuchen, etwa wenn es um die Pharmakokinetik von Nahrungsergänzungsmitteln geht. Bis der Nasenabstrich als schnelle medizinische Entscheidungshilfe taugt, dürfte also noch einiges an Arbeit anstehen.