Laser erkennt Krankheitsmuster im Körpergeruch

Krankheiten können offenbar messbare Muster flüchtiger Stoffe im Körpergeruch hinterlassen, die sich mit empfindlicher Lasertechnik erfassen lassen. In einer kleinen Laborstudie ließen sich Abstriche aus Nase, Bauchnabel und Ohr von Gesunden sowie Menschen mit Parkinson, COVID-19 oder milder kognitiver Beeinträchtigung anhand ihrer Infrarot-Spektren gruppieren. Für eine medizinische Diagnose ist das Verfahren aber noch nicht ausreichend erprobt.

Erlangen (Deutschland). Der menschliche Körper gibt ständig flüchtige organische Verbindungen, kurz VOCs, an seine Umgebung ab, deren Mischung von Stoffwechsel, Ernährung und Umwelt beeinflusst wird. Auch Krankheiten können diese Stoffe verändern und damit charakteristische Geruchsspuren hinterlassen, wie etwa frühere Untersuchungen bei Parkinson nahelegen. Für eine technische Diagnostik müssen solche Unterschiede jedoch zuverlässig und reproduzierbar messbar sein.

Eine Möglichkeit dafür bietet die laserbasierte photoakustische Spektroskopie (LPAS), bei der ein abstimmbarer Infrarotlaser die gasförmigen Stoffe über einer Probe bestrahlt. Absorbieren Moleküle bestimmte Wellenlängen, entstehen winzige Druckschwankungen, die ein empfindlicher Detektor als akustisches Signal erfasst und zu einem spektralen Fingerabdruck der Mischung zusammensetzt. Welche einzelnen Verbindungen diesen Fingerabdruck erzeugen, muss dafür nicht vorher bekannt sein.

Laser liest Geruch von einfachen Abstrichen

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS (Fraunhofer IIS) um Thorsten Graunke haben nun geprüft, ob sich solche Fingerabdrücke für krankheitsbezogene Unterschiede nutzen lassen. Dafür wählten sie 24 Personen aus einer größeren Probensammlung aus, jeweils sechs Gesunde sowie sechs Menschen mit Parkinson, COVID-19 oder milder kognitiver Beeinträchtigung.

Von jeder Person lagen Abstriche aus dem vorderen Nasenraum, dem Bauchnabel und der Ohrmuschel vor, die mit sterilen Wattestäbchen genommen und bis zur Messung bei minus 20 Grad Celsius gelagert worden waren. Das Team analysierte den Gasraum über jedem Stäbchen mit drei Quantenkaskadenlasern, die gemeinsam den Bereich von 5,6 bis 12,9 Mikrometer abdeckten. Insgesamt entstanden 72 Spektren, jeweils eines pro Körperstelle und Person.

Vier Gruppen bilden unterschiedliche Spektralmuster

Für jede Körperstelle werteten die Wissenschaftler die Spektren mit einer Hauptkomponentenanalyse aus, die viele Messpunkte auf wenige Achsen reduziert und dadurch übergeordnete Muster sichtbar macht. Besonders bei den Nasenabstrichen lagen die Gruppenmittelpunkte von Gesunden, Parkinson-, COVID-19- und kognitiv beeinträchtigten Personen in unterschiedlichen Bereichen.

Die Trennung war jedoch nicht vollständig, denn einzelne Proben der Gruppen überlappten deutlich und die Studie trainierte keinen diagnostischen Klassifikator. Sie bestimmte daher auch keine Sensitivität oder Spezifität, wie sie für die Bewertung eines klinischen Tests nötig wären. Drei später gemessene zusätzliche Parkinson-Proben von weiteren Personen lagen zwar nahe am ursprünglichen Parkinson-Muster, liefern bei dieser kleinen Zahl aber nur einen ersten Hinweis auf Reproduzierbarkeit.

Fünf Messbereiche erhalten fast die ganze Trennung

Ein weiterer Befund könnte für kompaktere Geräte wichtig sein, weil die Forscher den Messbereich stark verkleinern konnten, ohne die beobachtete Gruppentrennung weitgehend zu verlieren. Eine Kombination aus fünf ausgewählten Wellenlängen erreichte nahezu denselben Abstand zwischen den Gruppen wie die beste Auswertung eines breiten kontinuierlichen Spektralbereichs, während vier Wellenlängen dafür nicht ausreichten.

Damit müsste ein künftiges Gerät möglicherweise nicht das gesamte mittlere Infrarotspektrum abtasten, was die Optik vereinfachen und Messsysteme kleiner sowie schneller machen könnte. Aus dem Versuch folgt allerdings noch nicht, dass sich damit Krankheiten bei einzelnen Menschen sicher erkennen lassen.

Für eine Diagnose fehlen größere Vergleichsstudien

Die wichtigste Einschränkung ist die geringe Stichprobe von nur sechs Personen pro Gruppe, die belastbare Aussagen über diagnostische Zuverlässigkeit noch nicht erlaubt. Zudem waren Alter und Diagnose in diesem Datensatz nicht unabhängig voneinander, weil Parkinson und milde kognitive Beeinträchtigungen vor allem ältere Menschen betrafen. Die statistische Analyse fand zwar keine konsistenten Zusammenhänge mit Geschlecht, Gewicht, Körpergröße oder Body-Mass-Index, doch der Einfluss des Alters lässt sich in dieser Stichprobe nicht sauber von der Diagnose trennen.

Hinzu kommen die kontrollierten Laborbedingungen, während im Alltag Pflegeprodukte, Hygiene, Umweltstoffe und andere Hintergrund-VOCs die Geruchsmuster verändern können. Bevor aus der Methode ein Screeningverfahren werden könnte, muss sie deshalb an größeren, altersangepassten und vielfältigeren Gruppen unter realen Bedingungen geprüft werden. Die aktuelle Arbeit zeigt vorerst, dass LPAS krankheitsassoziierte Spektralmuster in einfachen Körperabstrichen erfassen kann.

Quellen:

Originalstudie im Fachmagazin Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-026-68298-9

30. September 2026 - Kathrin Klatt

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