Metabolomics of exhaled breath in critically ill COVID-19 patients: A pilot study

Autor: Louis Jean Couderc, N Heming, Pierre Moine, Stanislas Grassin-Delyle, Camille Roquencourt, Philippe Devillier, Jérome Fleuriet, Djillali Annane, Emmanuel Naline, Gabriel Saffroy, Stanislas Carn, Hélène Salvator, Etienne A. Thévenot
Přispěvatelé: Service de pneumologie [Hôpital Foch], Hôpital Foch [Suresnes], Infection et inflammation (2I), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Laboratoire Sciences des Données et de la Décision (LS2D), Département Métrologie Instrumentation & Information (DM2I), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Hôpital Raymond Poincaré [AP-HP], Service de Pharmacologie et Immunoanalyse (SPI), Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), The study was funded by Agence Nationale de la Recherche (SoftwAiR, ANR-18-CE45-0017 and RHU4 RECORDS, Programme d'Investissements d'Avenir, ANR-18-RHUS-0004), Région Île de France (SESAME 2016), and Fondation Foch., Garches COVID-19 Collaborative Group RECORDS Collaborators and Exhalomics Collaborators, ANR-18-CE45-0017,SoftwAiR,SoftwAiR: Traitement haut-débit des données de spectrométrie de masse en temps réel et haute-résolution pour l'analyse de l'air expiré : caractérisation du volatolome en pathologie et dans la réponse aux traitements pharmacologiques(2018), ANR-18-RHUS-0004,RECORDS,Rapid rEcognition of CS sensitive or resistant Sepsis(2018), Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST), Robbe, Marie-France, APPEL À PROJETS GÉNÉRIQUE 2018 - SoftwAiR: Traitement haut-débit des données de spectrométrie de masse en temps réel et haute-résolution pour l'analyse de l'air expiré : caractérisation du volatolome en pathologie et dans la réponse aux traitements pharmacologiques - - SoftwAiR2018 - ANR-18-CE45-0017 - AAPG2018 - VALID, Rapid rEcognition of CS sensitive or resistant Sepsis - - RECORDS2018 - ANR-18-RHUS-0004 - RHUS - VALID
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
0301 basic medicine
Male
ARDS
Multivariate analysis
Research paper
medicine.medical_treatment
coronavirus
lcsh:Medicine
real-time
Pilot Projects
law.invention
0302 clinical medicine
Mechanical ventilation
[STAT.AP] Statistics [stat]/Applications [stat.AP]
[INFO.INFO-TS]Computer Science [cs]/Signal and Image Processing
[SDV.MHEP.MI]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases
law
Prospective Studies
[INFO.INFO-BI] Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM]
mass spectrometry
lcsh:R5-920
[STAT.AP]Statistics [stat]/Applications [stat.AP]
Principal Component Analysis
Respiratory Distress Syndrome
non-invasive detection
Discriminant Analysis
General Medicine
Middle Aged
Intensive care unit
3. Good health
multivariate analysis
Breath Tests
Statistical analysis
[INFO.INFO-NA] Computer Science [cs]/Numerical Analysis [cs.NA]
030220 oncology & carcinogenesis
Area Under Curve
[SDV.MHEP.MI] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases
[SDV.BBM.GTP] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN]
Female
lcsh:Medicine (General)
medicine.medical_specialty
[INFO.INFO-TS] Computer Science [cs]/Signal and Image Processing
Critical Illness
spectrum analysis
General Biochemistry
Genetics and Molecular Biology
03 medical and health sciences
[SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry
Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN]
Intensive care
medicine
Metabolomics
Humans
Least-Squares Analysis
volatile compound
signal processing
Aged
TOF mass spectrometry
Volatile Organic Compounds
Receiver operating characteristic
business.industry
SARS-CoV-2
lcsh:R
COVID-19
Breath analysis
acute respiratory distress syndrome
[INFO.INFO-NA]Computer Science [cs]/Numerical Analysis [cs.NA]
medicine.disease
Respiration
Artificial
030104 developmental biology
Breath gas analysis
ROC Curve
Emergency medicine
Observational study
[INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM]
business
Zdroj: EBioMedicine
EBioMedicine, 2021, 63, pp.103154. ⟨10.1016/j.ebiom.2020.103154⟩
EBioMedicine, Elsevier, 2021, 63, pp.103154. ⟨10.1016/j.ebiom.2020.103154⟩
EBioMedicine, Vol 63, Iss, Pp 103154-(2021)
ISSN: 2352-3964
DOI: 10.1016/j.ebiom.2020.103154
Popis: Background: Early diagnosis of coronavirus disease 2019 (COVID-19) is of the utmost importance but remains challenging. The objective of the current study was to characterize exhaled breath from mechanically ventilated adults with COVID-19. Methods: In this prospective observational study, we used real-time, online, proton transfer reaction time-of-flight mass spectrometry to perform a metabolomic analysis of expired air from adults undergoing invasive mechanical ventilation in the intensive care unit due to severe COVID-19 or non-COVID-19 acute respiratory distress syndrome (ARDS). Findings: Between March 25th and June 25th, 2020, we included 40 patients with ARDS, of whom 28 had proven COVID-19. In a multivariate analysis, we identified a characteristic breathprint for COVID-19. We could differentiate between COVID-19 and non-COVID-19 ARDS with accuracy of 93% (sensitivity: 90%, specificity: 94%, area under the receiver operating characteristic curve: 0·94-0·98, after cross-validation). The four most prominent volatile compounds in COVID-19 patients were methylpent-2-enal, 2,4-octadiene 1-chloroheptane, and nonanal. Interpretation: The real-time, non-invasive detection of methylpent-2-enal, 2,4-octadiene 1-chloroheptane, and nonanal in exhaled breath may identify ARDS patients with COVID-19. Funding: The study was funded by Agence Nationale de la Recherche (SoftwAiR, ANR-18-CE45-0017 and RHU4 RECORDS, Programme d'Investissements d'Avenir, ANR-18-RHUS-0004), Région Île de France (SESAME 2016), and Fondation Foch.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: