不抽血不拍片，闻一闻就能接收身体警报？？？
中科院物理所 2026-11-10 13:12:16
认真阅读下面的文章，并思考文末互动提出的问题，严格按照 互动：你的答案 格式在评论区留言，就有机会获得由人民邮电出版社提供的优质科普书籍《宇宙从哪里来：从量子物理学到宇宙结构》。
从呼出的气体、皮肤和尿液中飘散而出的分子，可能藏着帕金森病、癌症以及其他疾病的线索。科学家希望利用这类特征信号开发无创医学检测手段。
社会人类学家汉娜・玛丽・伊勒贝克（Hanna Marie Ihlebæk）为撰写博士论文，采访挪威某癌症病房的护士时，惊讶地发现很多护士在工作中已经积累了很多嗅觉经验。一位护士说：“尿路感染的气味辨识度很高，我在走廊里就能闻出来！”还有护士称可以嗅出消化道出血与细胞坏死。第三位护士表示：“要是失去嗅觉，我都不知道该怎么工作。”
早在公元前 5 世纪，希腊医师、哲学家希波克拉底就提出，可以通过体味辨识疾病。近现代也不乏相关案例：罗德岛州一家养老院里，奥斯卡这只猫似乎能感知哪位住户不久后将会离世；还有狗狗被用来检出膀胱癌、疟疾以及新冠；在非洲，巨颊囊鼠被投入使用，用来嗅探结核病。
多年来，科学家一直在研究：能否利用呼出的气体和皮肤中飘散出来的分子来检测多种疾病，例如帕金森病、阿尔茨海默病、部分癌症、流感以及普通感冒等疾病。然而该领域一直难以把这类检测推向临床。如今，得益于能够检测微量分子的新型设备，再加上机器学习的进展，这个目标似乎触手可及。多种病症很快有望通过无创检测高效诊断，所用仪器可以像呼气式酒精检测仪一样简单。
印第安纳波利斯大学的化学生物学家马克・伍勒姆（Mark Woollam）表示：“这真的、真的令人振奋。”
目前已有少数呼气检测投入使用，例如用于检出幽门螺杆菌胃部感染的检测。幽门螺杆菌是胃溃疡的主要原因之一。患者喝下含有尿素的溶液，其中尿素用较重的碳同位素作了标记；如果存在幽门螺杆菌，这种细菌会利用尿素生成二氧化碳，这样就可以在患者的呼出气体中检测出含有这种碳同位素的二氧化碳。但这类检测需要服用特殊试剂，还要把样本送往实验室分析。现在研究人员也在开发可居家或者在门诊直接出结果的检测方法。这类检测旨在识别挥发性有机化合物，简称VOC。这类物质在室温下大多呈气态，可以从呼气、汗液、尿液、血液和粪便中释放出来。
举个例子，为采集呼气样本用于分析，受试者会向类似果汁袋的实验室专用小塑料袋、或是注射器样式的呼气采样器中吹气。随后，实验室采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对这些样本进行分析。另一类检测使用成本更低、更便携的电子鼻；电子鼻由一组传感器构成，可以识别多种不同分子。
呼气样本可通过轻便塑料装置（上图）或加装阀门的改良塑料采样袋（下图）进行采集。 图源：Markes International Ltd and MethodsX伍勒姆说，研发这类检测“极具挑战性”，因为研究人员需要弄清哪些分子具有诊断意义，以及从单份样本中能够得出什么结论。呼气里可能混有来自环境空气的污染物（比如空气污染物、香烟烟雾）；而且呼气的组分时刻都在变化，这给检测标准化和单次测量结果的解读带来很大困难。德国罗斯托克大学医学中心的化学家沃尔夫拉姆・米基施（Wolfram Miekisch）谈道：“从坐着变成躺着，你的呼气特征谱就变了；憋气之后，呼气特征谱也会变；服用药物，同样会改变呼气特征谱…… 那该怎么把这些干扰排除呢？”
不过，研究人员在精准定位特定疾病的标志物分子方面已经取得进展。伍勒姆介绍，例如肿瘤生长时，体内氧化应激水平升高，会促使细胞内的脂肪分子分解为分子量更小的挥发性化合物。一项研究对比患者在肺部肿瘤切除手术前后的呼气，找到了16种有望作为肺癌呼气生物标志物的化合物，包括戊醛、带有臭味的丁酸、带有木质气息的己醛，以及闻起来像橙皮味的癸醛。另一项研究分析了黑色素瘤活检样本释放的分子，结果提示，具有刺激性气味的4-甲基癸烷等化合物可能用作生物标志物。
尿液中的分子同样可以提供癌症相关线索。伍勒姆及其团队对接受前列腺癌活检的男性尿液挥发分子开展分析，发现将6种分子作为一组指标，可以检出75%的前列腺癌病例。尽管该方法灵敏度不及基于血液的前列腺特异性抗原（PSA）检测，但这种VOC检测的假阳性率更低，有望帮助患者避免不必要的治疗。部分依托尿液挥发性化合物的癌症检测产品或许很快就能上市。生物技术公司 TOBY开发的一款用于检测膀胱癌的检测产品便是其中之一。该公司名称取自《福尔摩斯》小说里那只追踪嗅探犬。TOBY的检测并不寻找单一生物标志物，而是借助人工智能分析尿液挥发分子的组合图谱。它在 2026 年获得美国食品药品监督管理局（FDA）的突破性器械认定（该认定可加速审批流程）；这也印证了它的应用潜力；研发人员表示，距离商业化上市大约还有一年。TOBY团队同时在开发一款针对阿尔茨海默病的同类检测，该检测已于5月拿到FDA突破性器械认定。
疾病线索也藏在皮脂之中。皮脂是毛囊里微小腺体分泌的一种油性黏稠物质。研究人员正在探究皮脂释放出的挥发性物质与帕金森病之间的关联。帕金森病往往确诊较晚，这意味着患者在很长一段时间里，症状都得不到妥善控制。
这种皮脂信号的蛛丝马迹早在多年前就已出现：一位名叫乔伊・米恩的女士发现，她丈夫身上的体味变成了一种令人不适的木质麝香味。14年后，莱斯・米恩被确诊为早发性帕金森病。在一场帕金森病科普讲座上，乔伊留意到其他帕金森患者身上似乎也有相似气味。她联系上爱丁堡大学的科学家，之后又找到了帕金森病研究员珀迪塔・巴伦（Perdita Barran）。巴伦及其团队开展了一项实验，证实乔伊仅凭嗅觉，就能区分帕金森患者和健康的人穿过的T恤。
从那以后，米恩和曼彻斯特大学的巴伦展开合作，试图从皮脂分子中识别出帕金森病特征信号。巴伦说：“如果我用拭子擦拭你的背部，大约能检测到20000种化合物。倘若你患有帕金森病，其中约2000种——也就是10%——会和健康人群存在差异。”这类化合物包括酰基肉碱，这种分子负责将脂肪酸转运至线粒体供能；还有另一些分子，和脂肪酸代谢紊乱相关。
乔伊・米恩发现，她的丈夫以及其他帕金森病患者身上会散发出一种独特气味。米恩如今是曼彻斯特大学一支研究团队的成员，该团队正在开发用于诊断这种疾病的相关检测方法。 图源：曼彻斯特大学当帕金森病已经进展到一定阶段时，根据这套皮脂特征谱，可以正确识别超过84%的患者。而且该检测还有望在明确症状出现之前，实现帕金森病的早期检出。在一份2025年的研究报告中，巴伦及其合作者（包括米恩）研究了快速眼动睡眠行为障碍患者的皮脂。这类患者会在睡梦中把梦境付诸肢体动作——比如梦里正在踢足球，就一脚踢到身边伴侣。该病症和后续患上神经退行性疾病有很强的关联。研究人员称，这一组人群的皮脂挥发性有机物图谱，介于已确诊帕金森患者与健康志愿者之间。
其他检测手段也有望问世。例如，研究人员正在探究流感可能具有的呼气特征；2022年一项纳入235名受试者的研究发现，部分呼气生物标志物可以将流感和症状相似的其他感染区分开来，准确率达78%。呼出气同样有望用于普通感冒的诊断：另一组团队发现，呼出气中带有蜡样气味的3,8-二甲基十一烷等化合物浓度，与鼻腔和咽喉中的鼻病毒载量存在相关性。
米基施说：“病毒的作用机制是，先找到细胞、侵入细胞，在细胞内完成自我复制，而后裂解细胞。” 他解释，被破坏的细胞的部分组分，随后可能随患者的呼气排出；另一些生物标志物，则来自我们自身代谢为应对感染而发生的改变。
还有一些研究者正在探寻区分病毒感染与细菌感染的手段。细菌会释放自身的挥发性有机物，这类物质可以在人体呼出气中被检出（例如诱发胃溃疡的幽门螺杆菌，会散发出含硫化合物的气味）。伦敦帝国理工学院的医学生物技术学家伊拉里亚・贝卢莫（Ilaria Belluomo）及其同事正在开展一项研究，分析因重症肺部感染住院的儿童呼出气中与细菌感染、病毒感染相关的特征。她表示：“一种能够鉴别这两类感染的检测技术，将带来根本性变革。”贝卢莫提到，如果可以判断感染是否由细菌引起，就能判断使用抗生素是否合理，有望减少抗生素滥用。
米基施称，感染相关的挥发性生物标志物研究最具前景的应用场景之一是重症监护室。该技术有望对气管插管的危重患者开展呼出气持续监测，从而及早发现危险信号。例如，区分由细菌引发的脓毒症，以及被称为全身炎症反应综合征的自身免疫性反应，是“一个关键难题”。
然而障碍依然存在。其一在于缺乏标准化规范，因此不同研究之间的结果难以相互比对。米基施表示，另一个难点是我们尚未充分掌握这些生物标志物的来源。还有一些原本看起来前景可观的检测方法，后续在更大规模的研究中宣告失败，或是缺少资金支持，无法推向市场。
但许多研究挥发性有机物的科学家依旧保持乐观。伍勒姆说：“尽管挥发性有机物研究遭遇了重重挑战，该领域仍在取得令人瞩目的进展。”或许，患者终究不必再长久屏息以待。
作者：Marta Zaraska
翻译：二律背反
审校：持之以恒
今天我们将送出由人民邮电出版社提供的《宇宙从哪里来：从量子物理学到宇宙结构》。
本书全面阐述宇宙从哪里来，涵盖宇宙起源、发展及未来。书中巧妙地将量子和宇宙结合，尽管二者有天壤之别，但书中展示了它们之间千丝万缕的关联——最大尺度上的宇宙运转与最小尺度上的量子作用其实是紧密相连的。同时，本书还讲解了微观的现象如何影响宏观的理论。书中没有公式，而是从量子物理学的独特视角讲宇宙学，涉及了量子力学、宇宙学和自然哲学等，并用了很多巧妙、通俗的比喻，使复杂的科学原理易于理解。本书适合宇宙学、物理学爱好者阅读。
【互动问题：你身边有没有“鼻子特别灵”的人呢？或者听说过猫狗能闻出主人生病这种事呢？】
请大家严格按照 互动：问题答案 的格式在评论区留言参与互动，格式不符合要求者无效。
截止到本周四中午12：00，参与互动的留言中点赞数排名第二、三、五的朋友将获得我们送出的图书一本（点赞数相同的留言记为并列，并列的后一名次序加一，如并列第二的后一位读者记为第三名，以此类推）。
为了保证更多的朋友能够参与获奖，过往四期内获过奖的朋友不能再获得奖品，名次会依次顺延
*本活动仅限于微信平台
编辑：楠客
翻译内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场
【版权声明】本文内容来源于中科院物理所，版权归原作者及原媒体所有。本站仅作信息分享，不构成任何商业用途；如涉版权问题，请联系本站删除。
发布时间：2026-11-10 12:06:27
(第
1/1页/共24160字/1阅)