Саранча может «учуять» рак у человека

Исследователи из Университета штата Мичиган показали, что саранча не только может «учуять» разницу между раковыми и здоровыми клетками, но и различать разные линии раковых клеток.

Это открытие может лечь в основу устройств, использующих сенсорные нейроны насекомых для раннего выявления рака по дыханию пациента. Такие устройства пока не созданы, но идея не так фантастична, как может показаться.

Почему «биологический» нос лучше электронного?

• Носы по-прежнему остаются самым совершенным инструментом для газового анализа.
• Собаки с их обонянием уже используются для обнаружения наркотиков, взрывчатки и некоторых заболеваний, включая COVID-19.
• «Электронные носы», разрабатываемые более 15 лет, пока не могут сравниться по скорости, чувствительности и специфичности с биологическим обонянием.

Ранняя диагностика — ключ к выживанию

• При обнаружении рака на 1-й стадии выживаемость составляет 80–90%.
• При обнаружении на 4-й стадии этот показатель падает до 10–20%.
• Раковые клетки производят иные химические соединения (метаболиты), чем здоровые. Некоторые из этих метаболитов летучи и могут попадать в выдыхаемый воздух.

«Взлом» мозга насекомых для диагностики

Вместо того чтобы пытаться сконструировать аналог биологической системы, команда решила использовать уже готовые эволюционные решения. Они «взламывают» мозг насекомого для диагностики заболеваний.

• Выбор объекта: Саранча — классический модельный организм, как плодовая мушка. Её обонятельные сенсоры и нейронные цепи хорошо изучены. Кроме того, саранча крупнее и выносливее.
• Метод: Учёные присоединяли электроды к мозгу саранчи, регистрировали его реакцию на газовые образцы от здоровых и раковых клеток и создавали химические профили разных типов клеток.

Результаты и перспективы

В сотрудничестве с другой лабораторией, изучавшей метаболиты раковых клеток ротовой полости, команда проверила систему на трёх разных линиях раковых клеток.

• Саранча не только отличала раковые клетки от здоровых, но и различала три разных типа рака между собой.
• Исследователи полагают, что система будет работать с любым типом рака, производящим летучие метаболиты, попадающие в дыхание.
• Уже начато сотрудничество с клинической программой по раку головы и шеи для тестирования системы на дыхании пациентов.
• Также ведутся работы с использованием мозга медоносных пчёл для обнаружения летучих биомаркеров рака лёгких.

Цель — не насекомые в клинике, а портативный сенсор

Итоговая цель — создать закрытый портативный датчик без самого насекомого, использующий только необходимые биологические компоненты для анализа летучих соединений.

«Раннее обнаружение так важно, и мы должны использовать для этого все возможные инструменты, будь они созданы инженерами или предоставлены нам миллионами лет естественного отбора. Если мы преуспеем, рак станет излечимым заболеванием», — сказал Кристофер Контаг, директор Института количественных наук и инженерии в области здравоохранения (IQ).