Detección de cáncer basada en el aliento ⇐ Proyectos de artículos

[Anonymous]

La '''detección de cáncer basada en la respiración''' es un enfoque para la detección del cáncer que utiliza el análisis de compuestos orgánicos volátiles (COV) en el aliento exhalado para identificar la presencia de tumores malignos. Las células cancerosas alteran los procesos metabólicos normales del cuerpo, produciendo patrones distintivos de COV que pueden detectarse en muestras de aliento recolectadas de forma no invasiva. La investigación en este campo comenzó en la década de 1980 y se ha ampliado significativamente con los avances en la química analítica, el aprendizaje automático y el uso de animales entrenados como plataformas de detección.

A diferencia de los métodos de detección convencionales, como la mamografía, la colonoscopia o la tomografía computarizada de dosis baja, la detección del cáncer mediante el aliento no requiere equipo de imágenes, extracciones de sangre ni preparación física. Esto la ha convertido en un área de investigación clínica activa como posible herramienta de detección de primer paso para la detección temprana del cáncer en individuos asintomáticos.

== Antecedentes ==

=== Producción de COV en el cáncer ===

Los compuestos orgánicos volátiles son sustancias químicas a base de carbono que se vaporizan a temperatura ambiente y están presentes en el aliento exhalado humano en concentraciones mínimas, normalmente en el rango de partes por mil millones a partes por billón. Las personas sanas exhalan una mezcla básica de COV que surgen del metabolismo celular normal. En los pacientes con cáncer, este perfil cambia.

Las células cancerosas exhiben una actividad metabólica alterada, incluido un aumento del estrés oxidativo y una respiración celular alterada, lo que produce subproductos COV que no están presentes en el tejido sano en las mismas concentraciones. Estos compuestos ingresan al torrente sanguíneo a través de la red de capilares pulmonares y posteriormente se exhalan, creando una firma molecular detectable en las muestras de aliento. Las clases específicas de COV asociadas con cambios metabólicos relacionados con el cáncer incluyen alcanos, derivados de benceno y aldehídos, y se han identificado más de 2000 COV en diferentes fluidos corporales.Moura PC, Raposo M, Vassilenko V. Compuestos orgánicos volátiles (COV) del aliento como biomarcadores para el diagnóstico de condiciones patológicas: una revisión. ''Revista Biomédica''. 2023;46(4):100623.
La primera observación clínica reportada que sugiere que el cáncer produce una firma de olor detectable ocurrió en 1989, cuando un informe de caso publicado describió a un perro investigando repetidamente una lesión de melanoma en la piel de su dueño, lo que provocó un diagnóstico.Williams H, Pembroke A. Sniffer dogs in the melanoma clinic? ''La Lanceta''. 1989;333(8640):734.
== Métodos de detección ==

=== Enfoques de química analítica ===

Los primeros enfoques sistemáticos para el análisis de COV del aliento utilizaban técnicas de laboratorio, incluida la cromatografía de gases y espectrometría de masas (GC-MS), que separa e identifica compuestos de COV individuales con alta precisión. La GC-MS se ha utilizado para caracterizar los perfiles de COV asociados con el cáncer de pulmón y otras neoplasias malignas.Phillips M, et al. Compuestos orgánicos volátiles en el aliento como marcadores de cáncer de pulmón: un estudio transversal. ''La Lanceta''. 1999;353(9168):1930–1933.
Las tecnologías de detección posteriores han incluido espectrometría de movilidad iónica, espectrometría de masas por reacción de transferencia de protones y matrices de sensores colorimétricos. Estos enfoques tienen como objetivo identificar patrones de COV en lugar de compuestos individuales, lo que permite un análisis más rápido y con menos uso de equipos.

=== Dispositivos nasales electrónicos ===

La tecnología de nariz electrónica (e-nose) utiliza conjuntos de sensores químicos para detectar patrones amplios de COV en el aliento exhalado, imitando la función de los sistemas olfativos biológicos. Un estudio de validación multicéntrico publicado en CHEST inscribió a 575 sujetos y demostró que los patrones de respiración exhalada podían distinguir adecuadamente a los pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas de los controles, con una sensibilidad del 95 % y un valor predictivo negativo del 94 % cuando los datos de la respiración se combinaban con variables clínicas.Kort S, et al. Diagnóstico del cáncer de pulmón de células no pequeñas mediante el perfil del aliento exhalado utilizando una nariz electrónica: un estudio de validación multicéntrico. ''PECHO''. 2023;163(3):697–706.
=== Detección canina ===

Los perros poseen sustancialmente más receptores olfativos que los humanos (hasta 220 a 300 millones en comparación con aproximadamente 5 a 6 millones en los humanos) y pueden detectar olores en concentraciones de partes por billón. Estas características anatómicas y fisiológicas subyacen a la excepcional capacidad de detección de olores que ha convertido a los perros entrenados en sujetos de interés en la investigación de detección de cáncer basada en COV. A partir de estudios formales a principios de la década de 2000, los investigadores establecieron que los perros entrenados podían identificar perfiles de COV asociados al cáncer en muestras de aliento, orina y tejido con una precisión clínicamente significativa.Lippi G, Heaney LM. La "huella digital olfativa": ¿se puede mejorar el diagnóstico combinando narices caninas y digitales? ''Química Clínica y Medicina de Laboratorio''. 2020;58(6):958–967.
Un estudio de 2006 publicado en "Integrative Cancer Therapies" por McCulloch et al. demostró que perros entrenados podían detectar cáncer de pulmón en muestras de aliento con una sensibilidad del 99% y una especificidad del 99%, y cáncer de mama con una sensibilidad del 88% y una especificidad del 98%. Estudios posteriores ampliaron estos hallazgos a los cánceres colorrectal, de próstata y de ovario.McCulloch M, et al. Precisión diagnóstica de la detección de olores caninos en cánceres de pulmón y de mama en etapa temprana y tardía. ''Terapias Integrativas contra el Cáncer''. 2006;5(1):30–39.
Buszewski et al. (2012) descubrieron que los perros entrenados podían diferenciar entre muestras de aliento de individuos diagnosticados con cáncer de pulmón y controles sin cáncer, logrando una sensibilidad y especificidad del 82% cada una, observándose una correlación positiva entre las indicaciones del perro y la presencia de compuestos exhalados específicos.Buszewski B, et al. Identificación de marcadores volátiles de cáncer de pulmón mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas: comparación con la discriminación canina. ''Química Analítica y Bioanalítica''. 2012;404:141–146.
Horvath y cols. (2013) demostraron que perros entrenados podían detectar la recurrencia clínica del cáncer de ovario en 42 mujeres tratadas con quimioterapia, logrando una sensibilidad del 97 % y una especificidad del 99 %.Horvath G, Andersson H, Nemes S. Cancer odor in the blood of ovarian cancerpatients: a retrospective Study of detect by dogs durante el tratamiento, 3 y 6 meses después. ''Cáncer de BMC''. 2013;13:396.
Un estudio de 2017 de Guerrero-Flores et al. informaron que un beagle entrenado podía identificar COV específicos del cáncer de cuello uterino en frotis de cuello uterino y muestras de material adsorbente con una sensibilidad y especificidad superiores al 90 %, mediante un procedimiento doble ciego.Guerrero-Flores H, et al. Una herramienta no invasiva para detectar el olor del cáncer de cuello uterino mediante perros olfateadores entrenados. ''Cáncer de BMC''. 2017;17:79.
Feil et al. (2021) evaluaron la capacidad de un perro entrenado para detectar cáncer de pulmón utilizando muestras de aliento y orina combinadas, con una tasa de detección general del 97,6 % (IC del 95 %: 87,1–99,9 %). Utilizando únicamente muestras de aliento, la tasa de detección fue del 78%.Feil C, et al. Los perros rastreadores pueden identificar a los pacientes con cáncer de pulmón a partir de muestras de aliento y orina. ''Cáncer de BMC''. 2021;21:917.
Ortal et al. (2022) publicaron un estudio de prueba de concepto en Scientific Reports que demuestra que un perro entrenado podría detectar perfiles de COV específicos del osteosarcoma en líneas celulares cancerosas con una sensibilidad y especificidad de entre el 95 % y el 100 %, y también podría discriminar muestras de saliva de osteosarcoma de dos pacientes de controles sanos. Los autores señalaron que los hallazgos requieren validación en cohortes de pacientes más grandes.Ortal A, et al. Prueba de concepto para el uso de perros rastreadores entrenados para detectar osteosarcoma. ''Informes Científicos''. 2022;12:6911.
Una limitación metodológica importante en los estudios de detección canina es la ausencia de protocolos estandarizados para la recolección de aliento, el manejo de muestras, el entrenamiento del perro y la interpretación de los resultados, lo que dificulta las comparaciones entre estudios.

=== Plataformas híbridas Bio-IA ===

Investigaciones más recientes han combinado la detección olfativa canina con inteligencia artificial para abordar las limitaciones de consistencia y escalabilidad de enfoques anteriores. Estas plataformas híbridas de bio-IA utilizan conjuntos de sensores para capturar las respuestas fisiológicas y de comportamiento de perros detectores entrenados en tiempo real mientras evalúan muestras de aliento. Luego, los algoritmos de aprendizaje automático procesan estas señales para generar una salida estandarizada y reproducible, lo que reduce la dependencia de la interpretación individual del controlador.

En 2024, un estudio clínico prospectivo doble ciego publicado en Scientific Reports (Nature Portfolio) evaluó una de esas plataformas desarrollada por SpotitEarly, una empresa de biotecnología con sede en Estados Unidos. El estudio inscribió a 1.386 participantes y evaluó la capacidad de la plataforma para detectar cáncer en muestras de aliento exhalado recolectadas en casa. El sistema demostró una sensibilidad del 93,9 % (IC del 95 %: 90,3–96,2 %) y una especificidad del 94,3 % (IC del 95 %: 92,7–95,5 %) en cáncer de mama, pulmón, próstata y colorrectal, incluso en las primeras etapas de la enfermedad.Half E, et al. Detección de cáncer múltiple no invasivo utilizando caninos de detección entrenados e inteligencia artificial: un estudio prospectivo doble ciego. ''Informes Científicos''. 2024;14:28204. PMC 11568277.
== Evidencia clínica por tipo de cáncer ==

=== Cáncer de pulmón ===

El cáncer de pulmón ha sido el tipo de cáncer más estudiado en la investigación de COV en el aliento, en parte debido a la plausibilidad biológica de detectar neoplasias malignas pulmonares en el aire exhalado. Un estudio de 2012 publicado en el European Respiratory Journal identificó cáncer de pulmón en muestras de aliento con una sensibilidad del 71% y una especificidad del 93% mediante detección canina. Múltiples estudios posteriores que utilizaron detección canina y tecnología de nariz electrónica han informado valores de sensibilidad y especificidad superiores al 90% en entornos controlados.Ehmann R, et al. Detección de olores caninos en el diagnóstico del cáncer de pulmón: revisando un fenómeno desconcertante. ''Revista respiratoria europea''. 2012;39(3):669–676.
=== Cáncer de mama ===

Los estudios que utilizan perros entrenados para evaluar muestras de aliento de pacientes con cáncer de mama han informado sensibilidades entre el 80 % y el 95 % y especificidades superiores al 90 %.McCulloch M, et al. Precisión diagnóstica de la detección de olores caninos en cánceres de pulmón y de mama en etapa temprana y tardía. ''Terapias Integrativas contra el Cáncer''. 2006;5(1):30–39.
=== Cáncer colorrectal ===

Un estudio de 2011 de Sonoda et al. publicado en Gut demostró que un perro entrenado podía detectar el cáncer colorrectal a partir de muestras de aliento con una sensibilidad del 91% y una especificidad del 99%, rendimiento comparable al diagnóstico colonoscópico establecido. Las modalidades de detección colorrectal no colonoscópicas con aprobación regulatoria y uso clínico incluyen pruebas basadas en heces, como la prueba inmunoquímica fecal y pruebas de ADN en heces, como Cologuard.Sonoda H, et al. Detección de cáncer colorrectal con material olfativo mediante detección de olores caninos. ''Intestino''. 2011;60(6):814–819. PMC 3095480.
=== Cáncer de próstata ===

Múltiples estudios han evaluado la detección canina del cáncer de próstata en muestras de orina, y varios informaron sensibilidades y especificidades superiores al 90%. La detección del cáncer de próstata basada en el aliento ha recibido menos atención de la investigación que los métodos basados ​​en la orina.Cornu JN, et al. Detección olfativa del cáncer de próstata mediante perros olfateando orina: un paso adelante en el diagnóstico precoz. ''Urología europea''. 2011;59(2):197–201.
== Estandarización y desafíos ==

Un tema recurrente en la investigación sobre la detección del cáncer mediante el aliento es la dificultad de estandarizar los protocolos entre los estudios. Las variables clave que afectan los perfiles de COV en el aliento incluyen la dieta, el uso de medicamentos, la exposición ambiental, el historial de tabaquismo, el momento de la recolección de la muestra y la técnica de recolección del aliento. La ausencia de estándares de referencia validados para muchos COV asociados al cáncer ha dificultado la comparación de resultados entre laboratorios y entornos clínicos.Amann A, et al. El volátiloma humano: compuestos orgánicos volátiles (COV) en el aliento exhalado, emanaciones de la piel, orina, heces y saliva. ''Diario de investigaciones sobre el aliento''. 2014;8(3):034001.
Una revisión sistemática de 2015 identificó 73 estudios de análisis del aliento para la detección del cáncer y encontró que, si bien muchos lograron un sólido rendimiento diagnóstico, uno de cada cuatro estudios carecía de una corrección estadística adecuada para el sobreajuste, lo que generó inquietudes sobre las cifras de precisión informadas en ensayos más pequeños.Krilaviciute A, et al. Detección de cáncer a través del aliento exhalado: una revisión sistemática. ''Oncoobjetivo''. 2015;6(36):38643–38657. PMC 4770726.
Las principales autoridades sanitarias, incluida la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU., no han otorgado la aprobación regulatoria para la detección del cáncer mediante el aliento como herramienta de detección clínica a partir de 2026. Las plataformas que operan en los Estados Unidos pueden solicitar la certificación CLIA, que rige los estándares de pruebas de laboratorio, como camino hacia el uso clínico.

== Investigaciones y plataformas actuales ==

Varias empresas y grupos de investigación están buscando la detección del cáncer mediante el aliento como producto comercial o clínico. SpotitEarly, una empresa de biotecnología con sede en EE. UU., ha desarrollado la plataforma híbrida LUCID bio-AI para la detección de múltiples cánceres utilizando caninos de detección entrenados y aprendizaje automático, cuya validación clínica se publicó en "Scientific Reports" en 2024.Half E, et al. Detección de cáncer múltiple no invasivo utilizando caninos de detección entrenados e inteligencia artificial: un estudio prospectivo doble ciego. ''Informes Científicos''. 2024;14:28204. PMC 11568277.
Owlstone Medical, una empresa con sede en el Reino Unido, está desarrollando tecnología de biopsia del aliento utilizando sondas de COV exógenos para la detección de cáncer de pulmón y otras afecciones.
== Ver también ==

* Detección de cáncer canino
* Análisis de gases espirados
* Compuesto orgánico volátil
* Detección de cáncer
* Biopsia líquida

Detección de cáncer
Pruebas de aliento
Compuestos orgánicos volátiles
Oncología

More details: https://en.wikipedia.org/wiki/Breath-ba ... _detection