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.
У мене є звичка думати про найгірше, і час від часу вона грає зі мною злий жарт. Наприклад, коли я раптом відчуваю біль, якого раніше не було, і не можу це пояснити, моя підсвідомість перетворює звичайний спазм у спині на хворобу серця, або болі в литкових м’язах – на тромбоз глибоких вен. Але поки що в мене не було виявлено смертельних або невиліковних хвороб. Іноді болі просто з’являються, без явної причини.
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.
Але не всім щастить так, як мені. Щорічно у світі помирає більше 50 мільйонів людей. В економічно розвинених країнах, як наша, причиною смертності часто є повільно прогресуючі хвороби: захворювання серця, хронічні хвороби легенів, рак, хвороба Альцгеймера, діабет, і це ще не весь перелік.
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.
Людство зробило величезний крок уперед у діагностиці та лікуванні. Але подальшого прогресу у сфері медицини неможливо досягти лише розробкою нових препаратів. Це може підтвердити той факт, що більшість цих хвороб має дещо спільне: успішність лікування значною мірою залежить від того, коли його розпочали. Але, зазвичай, хворобу можна виявити лише після появи симптомів. Проблема у тому, що більшість захворювань є безсимптомними, і протягом тривалого часу залишаються невиявленими. Саме через це існує потреба у нових способах їхньої діагностики на ранній стадії до появи симптомів. У медицині це називають «скринінгом».
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.
Згідно з ВООЗ, «скринінг» – це: «діагностика захворювання у зовні здорової людини за допомогою швидких та простих аналізів…» Визначення досить складне, тому я повторю: це – діагностування хвороб, які важко розпізнати у здоровому організмі за допомогою простих та швидких аналізів. Я хочу звернути вашу увагу на слова «швидкі» і «прості», адже існують методи обстеження, які взагалі не такі. Той, хто робив колоноскопію, необхідну для діагностики раку прямої кишки, зрозуміє, про що я.
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.
Існує багато медичних способів діагностування хвороб. Починаючи від візуальних, таких як рентгенографія чи магнітно-резонансна томографія, до аналізу крові чи тканин. Ми всі робили такі аналізи. Але є забутий метод, який давно не застосовували. Він дуже простий, не має обмежень і є перспективним для медичного аналізу. Це – наш видих.
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.
Фактично людина видихає суміш з п’яти елементів: азоту, кисню, вуглекислого газу, води та аргону. Але окрім цих п’ятьох, там містяться сотні інших у дуже малій кількості. Вони називаються леткими органічними речовинами, які виділяються сотнями, або навіть тисячами з кожним видихом. Аналіз цих сполук називається аналізом видиху. Багато хто з вас вже робив такий аналіз. Уявіть, що ви їдете додому пізно вночі, як раптом, з’являється пан полісмен, який ввічливо, але суворо просить вас зупинитися та дихнути у пристрій на кшталт цього. Це – алкотестер, його використовують для вимірювання концентрації етанолу у видиху та визначення чи можна у даному стані сідати за кермо. Від себе скажу, що я доїхав без проблем, але зараз перевіримо.
(Beep)
(Гудок)
0.0, so nothing to worry about, all fine.
Нема про що хвилюватися, все в нормі.
(Laughter)
(Сміх)
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.
Тепер уявіть схожий пристрій, що не тільки вимірює рівень алкоголю у вашому видиху, а й виявляє хвороби, про які я казав, і не тільки. Концепція відповідності запаху видиху людини певним медичним станам існувала ще в стародавній Греції. І лише нещодавно аналіз видиху став предметом численних досліджень. Те, що колись було лише мрією, тепер стає реальністю. А тепер повернемося до нашого списку хвороб. Більшість з них вже мають наукове обґрунтування, і захворювання можна виявити шляхом аналізу видиху.
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.
Як це працює? Для цього необхідний сенсорний пристрій, що виявляє леткі органічні сполуки у нашому видиху. Простіше кажучи, під час аналізу видиху прилад надає повну характеристику летких сполук, які ми видихаємо. Цей аналіз представляє специфіку нашого метаболізму, нашого мікробіому та біохімічних процесів в організмі. У разі захворювання в організмі відбуваються зміни, змінюється і склад видиху. Залишається лише співвіднести характеристики з певним захворюванням.
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.
Технологія має низку безперечних переваг. По-перше, датчик мініатюрний, вбудований у портативні пристрої на кшталт алкотестеру. Аналіз можна робити будь-де, навіть удома. І непотрібно звертатися до лікаря для аналізу.
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.
По-друге, аналіз видиху неінвазивний і такий же простий, як застосування алкотестера. Простота і зручність зменшують тиск на пацієнтів і сприяють широкому застосуванню технології.
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.
І по-третє, технологія настільки універсальна, що один пристрій можна використовувати для виявлення багатьох захворювань. Аналіз видиху дозволяє діагностувати декілька хвороб одночасно. На сьогодні захворювання вимагає різних медичних інструментів для проведення скринінгу. Це означає, що ви знайдете лише те, що шукаєте.
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.
Усі ці переваги аналізу видиху дозволяють усунути недоліки традиційного скринінгу. І найважливіше, що всі ці функції забезпечать платформу для медичного аналізу, яка може працювати за привабливо низькою ціною. Зараз, навпаки, існуючі медичні інструменти часто призводять до високих витрат. Тому, щоб не підвищувати вартість, кількість аналізів необхідно обмежити, а це означає: а) аналізи доступні лише для частини населення, наприклад, групи високого ризику; б) кількість аналізів на людину має бути мінімальною. Чи зросте ефективність діагностики, якщо більше людей робитимуть аналізи, робитимуть частіше і протягом більш тривалого періоду? Особливо тривалість є дуже цінною, тобто поздовжні дані.
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.
Поздовжні дослідження – це результати аналізів одного пацієнта протягом багатьох місяців або років. Сьогодні медичні рішення часто ґрунтуються на обмеженому наборі даних, і лише загальні дані історії хвороби пацієнта допомагають прийняти рішення. У цьому випадку аномалії виявляють шляхом порівняння аналізів пацієнта із середньостатистичними даними. Поздовжні дослідження дають можливість виявити аномалії на основі історії хвороби певного пацієнта. Це створює підґрунтя для індивідуального підходу лікування.
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.
Чудово, чи не так? Без сумніву, у вас виникло питання: «Якщо технології такі могутні, чому ж ми досі не використовуємо їх?» Є лише одна відповідь: не все так просто, як здається. Існують певні технічні проблеми. Нам необхідні датчики високої точності, які зможуть виявляти суміші летких органічних сполук і забезпечити відтворюваність. Інша проблема пов‘язана із процесом забору аналізу видиху, щоб сам цей процес не впливав на результат? І нам потрібні фактичні дані. Аналіз видиху потребує проведення клінічних випробувань, необхідно зібрати достатньо інформації для порівняння індивідуальних показників із загальними параметрами. Аналізи видиху будуть ефективними у разі опрацювання достатньої кількісті даних та їхньої доступності широкому загалу.
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.
Якщо аналіз видиху виправдає очікування, ця технологія дійсно зможе допомогти нам реформувати систему охорони здоров'я – перетворити її з реактивної системи, націленої на лікування симптомів хвороби, на проактивну, яка дозволяє виявляти, діагностувати та лікувати захворювання на ранній стадії, ще до появи будь-яких симптомів.
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?
Тепер я хочу звернутись до останнього найважливішого пункту. Що таке хвороба? Уявіть, що аналіз видиху стане звичною практикою, і хвороби можна буде виявити на ранній стадії. Але є ще невирішені питання, пов‘язані зі скринінгом, тому що для багатьох хвороб часто неможливо з достатньою впевненістю передбачити, чи викличе те чи інше захворювання певні симптоми, або ж чи становитиме загрозу життю людини. Надмірна діагностика призводить до дилеми. Якщо виявлене певне відхилення, людина може вирішити не лікуватися, тому що існує ймовірність того, що хвороба не буде прогресувати. Але що б ви відчували, знаючи, що у вас потенційно смертельна хвороба? Чи шкодували б ви про таку діагностику на ранній стадії?
Your second option is to undergo early treatment with the hope for curing it. But often, this would not come without side effects.
Як варіант, ви можете одразу почати лікування з надією на одужання. Але часто вам не уникнути побічних ефектів.
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.
Я маю на увазі те, що більшою проблемою є не надмірна діагностика, а надмірне лікування. Тому що не кожна хвороба потребує негайного лікування через його доступність. Зростання популярності скринінгу змушує замислитись: що є хворобою і потребує лікування, а що є просто відхиленням і не повинно викликати занепокоєння? Я сподіваюсь, що звичне обстеження з аналізом видиху надасть достатньо даних для того, щоб розібратися з цією дилемою і вирішити, чи слід проводити лікування на ранній стадії.
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.
Наш видих, суміш летких органічних сполук, які ми видихаємо, містить величезну кількість інформації про фізіологічний стан. Нам вдалося дослідити тільки вершину айсберга. Ми продовжуємо аналізувати видихи людей різної статі, віку, походження, способу життя задля підвищення ефективності цього аналізу. Аналіз видиху має надати нам потужний інструмент не тільки для виявлення захворювань, а й їхнього передбачення та профілактики. Це має надати стимул для реалізації цілей та подолання труднощів, які можуть виникнути на цьому шляху, навіть для таких іпохондриків як я.
Thank you.
Дякую.
(Applause)
(Оплески)