I have a tendency to assume the worst, and once in a while, this habit plays tricks on me. For example, if I feel unexpected pain in my body that I have not experienced before and that I cannot attribute, then all of a sudden, my mind might turn a tense back into heart disease or calf muscle pain into deep vein thrombosis. But so far, I haven't been diagnosed with any deadly or incurable disease. Sometimes things just hurt for no clear reason.
Ho la tendenza a pensare al peggio e, ogni tanto, quest'abitudine mi fa qualche scherzo. Ad esempio, se sento un dolore fisico inaspettato che non ho mai provato prima e che non so riconoscere, nella mia testa, un mal di schiena può diventare una malattia cardiaca o un crampo al polpaccio una trombosi venosa profonda. Ma finora non mi hanno diagnosticato nessuna malattia mortale o incurabile. A volte certe cose fanno male senza nessun motivo apparente.
But not everyone is as lucky as me. Every year, more than 50 million people die worldwide. Especially in high-income economies like ours, a large fraction of deaths is caused by slowly progressing diseases: heart disease, chronic lung disease, cancer, Alzheimer's, diabetes, just to name a few.
Ma non tutti sono fortunati come me. Ogni anno, nel mondo, muoiono più di 50 milioni di persone. Specialmente in economie ad alto reddito come la nostra, una buona parte dei decessi dipende da malattie a progressione lenta: malattie cardiache, malattie polmonari croniche, cancro, Alzheimer, diabete, solo per citarne alcune.
Now, humanity has made tremendous progress in diagnosing and treating many of these. But we are at a stage where further advancement in health cannot be achieved only by developing new treatments. And this becomes evident when we look at one aspect that many of these diseases have in common: the probability for successful treatment strongly depends on when treatment is started. But a disease is typically only detected once symptoms occur. The problem here is that, in fact, many diseases can remain asymptomatic, hence undetected, for a long period of time. Because of this, there is a persisting need for new ways of detecting disease at early stage, way before any symptoms occur. In health care, this is called screening.
L'umanità ha fatto progressi incredibili nella diagnosi e nel trattamento di molte di queste. Ma siamo a uno stadio dove un ulteriore progresso nella sanità non può essere raggiunto solo sviluppando nuovi trattamenti. E questo diventa evidente quando consideriamo un aspetto che molte di queste malattie hanno in comune: la probabilità che il trattamento abbia successo dipende molto da quando si inizia. Ma una malattia tipicamente si individua solo quando appaiono i sintomi. Il problema è che, in effetti, molte malattie rimangono asintomatiche, e quindi vengono rilevate solo dopo lunghi periodi. Per questo c'è un bisogno urgente di trovare nuovi modi per individuare le malattie a uno stadio iniziale, prima che si manifestino i sintomi. In campo sanitario si parla di screening.
And as defined by the World Health Organization, screening is "the presumptive identification of unrecognized disease in an apparently healthy person, by means of tests ... that can be applied rapidly and easily ..." That's a long definition, so let me repeat it: identification of unrecognized disease in an apparently healthy person by means of tests that can be applied both rapidly and easily. And I want to put special emphasis on the words "rapidly" and "easily" because many of the existing screening methods are exactly the opposite. And those of you who have undergone colonoscopy as part of a screening program for colorectal cancer will know what I mean.
L'Organizzazione Mondiale della Sanità lo definisce screening "la probabile identificazione di malattie non riconosciute in una persona apparentemente sana, con l'uso di test che si possono svolgere rapidamente e facilmente". La definizione è lunga, quindi lasciate che ve la ripeta: identificazione di una malattia non riconosciuta in una persona apparentemente sana grazie a test che possono essere svolti rapidamente e facilmente. E voglio sottolineare le parole "rapidamente" e "facilmente", perché molti dei metodi di screening esistenti sono esattamente l'opposto. E chi di voi ha mai fatto una colonscopia come parte di un programma di screening per il cancro del colon-retto sa di cosa parlo.
Obviously, there's a variety of medical tools available to perform screening tests. This ranges from imaging techniques such as radiography or magnetic resonance imaging to the analysis of blood or tissue. We have all had such tests. But there's one medium that for long has been overlooked: a medium that is easily accessible, basically nondepletable, and it holds tremendous promise for medical analysis. And that is our breath.
Ovviamente ci sono molti strumenti medici disponibili per effettuare gli esami di screening. Vanno dalle tecniche di diagnostica per immagini come la radiografia o la risonanza magnetica all'analisi di sangue e tessuti. Tutti abbiamo fatto esami di questo tipo. Ma c'è un mezzo che è stato a lungo trascurato: un mezzo facilmente accessibile, praticamente inesauribile e assai promettente per l'analisi medica. Si tratto del nostro fiato.
Human breath is essentially composed of five components: nitrogen, oxygen, carbon dioxide, water and argon. But besides these five, there are hundreds of other components that are present in very low quantity. These are called volatile organic compounds, and we release hundreds, even thousands of them every time we exhale. The analysis of these volatile organic compounds in our breath is called breath analysis. In fact, I believe that many of you have already experienced breath analysis. Imagine: you're driving home late at night, when suddenly, there's a friendly police officer who asks you kindly but firmly to pull over and blow into a device like this one. This is an alcohol breath tester that is used to measure the ethanol concentration in your breath and determine whether driving in your condition is a clever idea. Now, I'd say my driving was pretty good, but let me check.
Il fiato umano è composto essenzialmente da cinque componenti: Azoto, ossigeno, anidride carbonica, acqua e argo. Ma oltre a questi cinque, ci sono centinaia di altri componenti presenti in bassissime quantità. Questi sono chiamati composti organici volatili, e ne emettiamo a centinaia, addirittura a migliaia ogni volta che espiriamo. L'analisi di questi composti organici volatili nel nostro fiato si chiama analisi dell'espirato. In realtà credo che molti di voi l'abbiano già sperimentata. Immaginate: state tornando a casa tardi la sera quando, improvvisamente, trovate un simpatico poliziotto che vi chiede gentilmente, ma con fermezza di accostare e soffiare in un aggeggio simile a questo. Questo serve per l'alcol test, per misurare la concentrazione di etanolo nel vostro fiato e determinare se è una buona idea guidare nelle vostre condizioni. Io direi che la mia guida era piuttosto buona, ma controlliamo.
(Beep)
(Bip)
0.0, so nothing to worry about, all fine.
0.0, niente di cui preoccuparsi, tutto ok.
(Laughter)
(Risate)
Now imagine a device like this one, that does not only measure alcohol levels in your breath, but that detects diseases like the ones I've shown you and potentially many more. The concept of correlating the smell of a person's breath with certain medical conditions, in fact, dates back to Ancient Greece. But only recently, research efforts on breath analysis have skyrocketed, and what once was a dream is now becoming reality. And let me pull up this list again that I showed you earlier. For the majority of diseases listed here, there's substantial scientific evidence suggesting that the disease could be detected by breath analysis.
Ora immaginate uno strumento come questo, che non solo misuri il livello di alcol nel vostro fiato, ma rilevi malattie come quelle che vi ho mostrato e potenzialmente molte altre. L'idea di relazionare l'odore dell'alito di una persona con alcune condizioni mediche, risale infatti all'Antica Grecia. Ma solo di recente gli sforzi della ricerca sull'analisi dell'espirato si sono concretizzati e quello che era un sogno sta ora diventando realtà. E fatemi riprendere la lista che vi ho mostrato prima. Per la maggioranza di queste malattie ci sono prove scientifiche importanti che suggeriscono che la malattia potrebbe essere rilevata dall'espirato.
But how does it work, exactly? The essential part is a sensor device that detects the volatile organic compounds in our breath. Simply put: when exposed to a breath sample, the sensor outputs a complex signature that results from the mixture of volatile organic compounds that we exhale. Now, this signature represents a fingerprint of your metabolism, your microbiome and the biochemical processes that occur in your body. If you have a disease, your organism will change, and so will the composition of your exhaled breath. And then the only thing that is left to do is to correlate a certain signature with the presence or absence of certain medical conditions.
Ma come funziona esattamente? La parte essenziale è un sensore che rileva i composti organici volatili nel respiro. In parole povere, quando esposto a un campione di espirato, il sensore emette un'indicazione complessa risultante dal mix di composti organici volatili che esaliamo. Quest'indicazione rappresenta un'impronta del metabolismo, del microbioma, e dei processi biochimici che si verificano nel corpo. Se avete una malattia, il vostro organismo cambia, e lo stesso farà la composizione del vostro espirato. E poi l'unica cosa che resta da fare è correlare una certa indicazione con la presenza o l'assenza di certe condizioni mediche.
The technology promises several undeniable benefits. Firstly, the sensor can be miniaturized and integrated into small, handheld devices like this alcohol breath tester. This would allow the test to be used in many different settings and even at home, so that a visit at the doctor's office is not needed each time a test shall be performed.
La tecnologia offre molti benefici innegabili. Primo, il sensore può essere miniaturizzato e integrato in strumenti piccoli e portatili come quelli per l'alcol test. Questo permetterebbe di usare il test in molti contesti diversi e addirittura a casa, cosicché non serve andare dal medico ogni volta che si deve fare un esame.
Secondly, breath analysis is noninvasive and can be as simple as blowing into an alcohol breath tester. Such simplicity and ease of use would reduce patient burden and provide an incentive for broad adoption of the technology.
Secondo, l'analisi dell'espirato non è invasiva e può essere tanto semplice quanto soffiare per un alcol test. La semplicità e la facilità di utilizzo ridurrebbero il numero di pazienti e fornirebbero un incentivo a una maggiore adozione di questa tecnologia.
And thirdly, the technology is so flexible that the same device could be used to detect a broad range of medical conditions. Breath analysis could be used to screen for multiple diseases at the same time. Nowadays, each disease typically requires a different medical tool to perform a screening test. But this means you can only find what you're looking for.
E terzo, la tecnologia è così flessibile che lo stesso strumento potrebbe essere usato per rilevare un'ampia gamma di condizioni mediche. L'analisi dell'espirato potrebbe essere usata per molteplici malattie contemporaneamente. Oggi, ogni malattia tipicamente richiede strumentazioni diverse per effettuare uno screening. Ma ciò significa che si può trovare solo quello che si sta cercando.
With all of these features, breath analysis is predestined to deliver what many traditional screening tests are lacking. And most importantly, all of these features should eventually provide us with a platform for medical analysis that can operate at attractively low cost per test. On the contrary, existing medical tools often lead to rather high cost per test. Then, in order to keep costs down, the number of tests needs to be restricted, and this means (a) that the tests can only be performed on a narrow part of the population, for example, the high-risk population; and (b) that the number of tests per person needs to be kept at a minimum. But wouldn't it actually be beneficial if the test was performed on a larger group of people, and more often and over a longer period of time for each individual? Especially the latter would give access to something very valuable that is called longitudinal data.
Con tutte queste caratteristiche, l'analisi dell'espirato è destinata a conseguire quello che molti screening tradizionali non riescono a fare. E soprattutto, tutte queste caratteristiche dovrebbero un giorno fornirci una piattaforma per l'analisi medica con prezzi molto ridotti per ogni test. Al contrario, gli strumenti medici esistenti portano spesso a costi elevati per test. Quindi, per mantenere costi ridotti, il numero di test dev'essere limitato, e ciò significa che: a) i test possono essere eseguiti solo su una piccola parte della popolazione, ad esempio, quella ad alto rischio; e b) che il numero di test per persona deve essere mantenuto al minimo. Ma non sarebbe meglio se il test fosse eseguito su un numero più ampio di persone, più spesso e per un periodo più lungo per ogni individuo? Il periodo in particolare darebbe accesso a qualcosa di molto importante, chiamato dati panel.
Longitudinal data is a data set that tracks the same patient over the course of many months or years. Nowadays, medical decisions are often based on a limited data set, where only a glimpse of a patient's medical history is available for decision-making. In such a case, abnormalities are typically detected by comparing a patient's health profile to the average health profile of a reference population. Longitudinal data would open up a new dimension and allow abnormalities to be detected based on a patient's own medical history. This will pave the way for personalized treatment.
I dati panel sono un insieme di dati che monitorano lo stesso paziente nel corso di molti mesi o di anni. Oggi, le decisioni mediche si basano spesso su dati limitati, dove solo uno scorcio della storia medica del paziente è disponibile per prendere una decisione. In questo caso, le anomalie sono tipicamente rilevate comparando il profilo sanitario del paziente al profilo sanitario medio della popolazione di riferimento. I dati panel aprirebbero una nuova dimensione e permetterebbero di rilevare le anomalie in base alla storia medica del paziente. Questo spianerà la strada per i trattamenti personalizzati.
Sounds pretty great, right? Now you will certainly have a question that is something like, "If the technology is as great as he says, then why aren't we using it today?" And the only answer I can give you is: not everything is as easy as it sounds. There are technical challenges, for example. There's the need for extremely reliable sensors that can detect mixtures of volatile organic compounds with sufficient reproducibility. And another technical challenge is this: How do you sample a person's breath in a very defined manner so that the sampling process itself does not alter the result of the analysis? And there's the need for data. Breath analysis needs to be validated in clinical trials, and enough data needs to be collected so that individual conditions can be measured against baselines. Breath analysis can only succeed if a large enough data set can be generated and made available for broad use.
Mica male, vero? Ora avrete sicuramente una domanda del tipo: "Se la tecnologia è avanti come dice lui, perché non la stiamo già usando?" E l'unica risposta che posso darvi è: non tutto è semplice come sembra. Ci sono difficoltà tecniche, ad esempio. C'è bisogno di sensori estremamente affidabili che possano rilevare mix di composti organici volatili con una riproducibilità sufficiente. E un'altra sfida tecnica è questa: Come campionare l'espirato di una persona in modo molto preciso cosicché lo stesso processo di campionamento non alteri i risultati delle analisi? E c'è bisogno di dati. L'analisi dell'espirato dev'essere convalidata da studi clinici, e devono essere raccolti abbastanza dati in modo che le condizioni individuali possano essere misurate su valori di riferimento. L'analisi dell'espirato può funzionare solo riuscendo a generare un grande insieme di dati e a renderlo disponibile per l'utilizzo.
If breath analysis holds up to its promises, this is a technology that could truly aid us to transform our health care system -- transform it from a reactive system where treatment is triggered by symptoms of disease to a proactive system, where disease detection, diagnosis and treatment can happen at early stage, way before any symptoms occur.
Se l'analisi dell'espirato manterrà le promesse, parliamo di una tecnologia che potrebbe davvero aiutarci a trasformare il nostro sistema sanitario; a trasformarlo da sistema reattivo, dove il trattamento è determinato dai sintomi della malattia a sistema proattivo, dove l'identificazione della malattia, la diagnosi e il trattamento possono avvenire a uno stadio precoce, prima della comparsa di sintomi.
Now this brings me to my last point, and it's a fundamental one. What exactly is a disease? Imagine that breath analysis can be commercialized as I describe it, and early detection becomes routine. A problem that remains is, in fact, a problem that any screening activity has to face because, for many diseases, it is often impossible to predict with sufficient certainty whether the disease would ever cause any symptoms or put a person's life at risk. This is called overdiagnosis, and it leads to a dilemma. If a disease is identified, you could decide not to treat it because there's a certain probability that you would never suffer from it. But how much would you suffer just from knowing that you have a potentially deadly disease? And wouldn't you actually regret that the disease was detected in the first place?
E questo mi porta all'ultimo punto, un punto fondamentale. Cos'è esattamente una malattia? Immaginate che l'analisi dell'espirato possa essere commercializzata come ho descritto, e che l'individuazione precoce diventi la norma. Un problema che rimane è, in realtà, un problema che affligge ogni attività di screening perché, per molte malattie, è spesso impossibile predire con sufficiente certezza se la malattia causerà mai dei sintomi o se metterà a rischio la vita del soggetto. Questa si chiama sovradiagnosi, e ci mette di fronte a un dilemma. Se una malattia viene identificata, potete decide de trattarla o meno perché c'è una certa probabilità che non ne soffrirete mai. Ma quanto soffrireste solo a sapere che siete affetti da una malattia potenzialmente mortale? E non rimpiangereste proprio il fatto che la malattia sia stata identificata?
Your second option is to undergo early treatment with the hope for curing it. But often, this would not come without side effects.
La seconda opzione è di sottoporsi a un trattamento precoce con la speranza di curarla. Ma spesso questo porta con sé degli effetti collaterali.
To be precise: the bigger problem is not overdiagnosis, it's overtreatment, because not every disease has to be treated immediately just because a treatment is available. The increasing adoption of routine screening will raise the question: What do we call a disease that can rationalize treatment, and what is just an abnormality that should not be a source of concern? My hopes are that routine screening using breath analysis can provide enough data and insight so that at some point, we'll be able to break this dilemma and predict with sufficient certainty whether and when to treat at early stage.
Per essere precisi: il più grande problema non è la sovradiagnosi, ma il sovratrattamento, perché non tutte le malattie devono essere trattate immediatamente solo perché un trattamento è disponibile. L'adozione crescente di screening di routine solleverà la domanda: "Come chiamiamo una malattia che può razionalizzare il trattamento, è cos'è invece un'anomalia che non dovrebbe preoccupare?" La mia speranza è che gli screening di routine che usano l'analisi dell'espirato possano fornire dati e informazioni sufficienti cosicché, a un certo punto, saremo capaci di risolvere il dilemma e predire con sufficiente certezza se e quando trattare a uno stadio precoce.
Our breath and the mixture of volatile organic compounds that we exhale hold tremendous amounts of information on our physiological condition. With what we know today, we have only scratched the surface. As we collect more and more data and breath profiles across the population, including all varieties of gender, age, origin and lifestyle, the power of breath analysis should increase. And eventually, breath analysis should provide us with a powerful tool not only to proactively detect specific diseases but to predict and ultimately prevent them. And this should be enough motivation to embrace the opportunities and challenges that breath analysis can provide, even for people that are not part-time hypochondriacs like me.
Il nostro fiato e il mix di composti organici volatili che esaliamo posseggono moltissime informazioni sulla nostra condizione fisiologica. Con le conoscenze di oggi, abbiamo solo scalfito la superficie. Quanti più dati e profili espiratori raccoglieremo tra la popolazione incluse tutte le variabili di genere, età, origine e stili di vita, tanto più l'analisi dell'espirato dovrebbe diventare importante. E alla fine l'analisi dell'espirato dovrebbe fornirci uno strumento potente non solo per identificare proattivamente delle malattie specifiche ma anche per predirle e, soprattutto, prevenirle. E questa dovrebbe essere una motivazione sufficiente per abbracciare opportunità e sfide che l'analisi dell'espirato può offrire, anche per chi non è un ipocondriaco part-time come lo sono io.
Thank you.
Grazie.
(Applause)
(Applausi)