Naukowcy prowadzą badania nad wykorzystaniem psów wyszkolonych do wykrywania raka. Teraz francuscy naukowcy twierdzą, że mrówki też mogą to robić - tylko szybciej i taniej.
Czy mrówki są przyszłością w wykrywaniu raka?
Autor: Mary Brophy Marcus
Diagnostyka raka jest przerażająca, inwazyjna, czasochłonna i kosztowna. Każdego roku w Stanach Zjednoczonych ponad 1,6 miliona osób otrzymuje diagnozę raka. To wiele biopsji i wiele oglądania komórek pod bardzo czułymi mikroskopami.
. Ale co by było, gdyby wykrywanie raka w tych próbkach było tak proste, jak powąchanie?
Wiemy, że niektóre zwierzęta, takie jak psy i myszy, mają bardzo czułe nosy, które potrafią wyczuć chorobę. Zainspirowani tymi badaniami francuscy naukowcy postanowili sprawdzić, czy znacznie mniejsze stworzenia, które są znane ze swoich zdolności węchowych, mogłyby robić to samo: mrówki.
Wykorzystanie węchu do wykrywania chorób nie jest nowym pomysłem, mówi dr Baptiste Piqueret, naukowiec z Uniwersytetu Sorbonne Paris Nord i główny autor badania. Wiedząc, jak dobrze mrówki potrafią się uczyć i jak wykorzystują węch, przetestowaliśmy ich zdolność do uczenia się i wykrywania chorób.
Choć jest to jeszcze dalekie od rzeczywistych zastosowań klinicznych, może pewnego dnia doprowadzić do powstania tańszej i bardziej dostępnej alternatywy dla wykrywania raka. Jak wyglądałaby taka nowa metoda diagnostyczna?
Mrówka Pawłowa
Komórki nowotworowe wytwarzają lotne związki organiczne (VOC) organiczne związki chemiczne, które wydzielają zapach i mogą służyć jako biomarkery diagnostyczne.
W celu wyszkolenia mrówek do namierzania lotnych związków organicznych badacze umieścili komórki raka piersi i zdrowe komórki w szalce Petriego - ale komórki raka zawierały słodki przysmak.
Skojarzyliśmy nagrodę z zapachem raka" - mówi Piqueret.
Jest to technika, którą naukowcy nazywają warunkowaniem klasycznym lub pawłowowskim. Neutralny bodziec (zapach raka) jest kojarzony z drugim bodźcem (jedzenie), który wywołuje określone zachowanie. Po kilkukrotnym powtórzeniu tego treningu mrówka uczy się, że pierwszy bodziec zapowiada drugi, i szuka zapachu w nadziei na znalezienie pożywienia.
Po zakończeniu treningu badacze zaprezentowali mrówce wyuczony zapach oraz nowy, tym razem bez nagrody. Okazało się, że mrówki spędzały więcej czasu na badaniu wyuczonego zapachu niż nowego.
Jeśli jesteś głodny i poczujesz zapach świeżego chleba, wejdziesz do najbliższej piekarni - mówi Piqueret. Jest to ten sam mechanizm, którego używają mrówki, ponieważ nauczyły się, że zapach świeżego chleba oznacza jedzenie.
Psy potrafią wykrywać lotne związki organiczne za pomocą tej samej techniki, ale wymaga to miesięcy i setek prób - zauważają badacze. Mrówki F. fusca uczą się szybko, wymagając zaledwie trzech prób treningowych.
Dlaczego mrówki?
Dlaczego mrówki?
Mrówki komunikują się głównie za pomocą zapachu, a ten wyrafinowany język sprawia, że są bardzo wrażliwe na zapachy.
Ponieważ mrówki są już dobrze wyszkolone w wykrywaniu różnych substancji chemicznych, doskonale nadają się do rozpoznawania zapachów - mówi dr Corrie Moreau, biolog ewolucyjny i entomolog z Uniwersytetu Cornella.
W swoich mrówczych światach te małe stworzenia używają substancji chemicznych zwanych feromonami, aby przesyłać informacje innym członkom gniazda.
Istnieją feromony alarmowe, które sygnalizują intruza, feromony szlaku, dzięki którym mrówka wie, którędy ma iść do źródła pożywienia, oraz zapachy na poziomie kolonii, które sygnalizują, że inna mrówka jest członkiem tej samej kolonii - mówi Moreau.
Jednak po bliższym przyjrzeniu się, nie widać nosa u mrówki. Mrówki "wąchają" za pomocą swoich anten.
Te wyspecjalizowane struktury pokryte są bardzo czułymi receptorami, które pozwalają im dostrzec nawet niewielkie różnice chemiczne - mówi Moreau.
Istnieje ponad 14 000 gatunków mrówek i o ile naukowcy tacy jak Moreau wiedzą, wszystkie one wykorzystują komunikację chemiczną - choć niektóre są lepsze od innych w wykrywaniu związków chemicznych, takich jak te, które naukowcy chcieliby wykorzystać do wykrywania chorób.
Mrówki diagnostyczne: Realistyczne czy ciekawostka?
Trudno powiedzieć, czy nowe wyniki badań mogą doprowadzić do stworzenia prawdziwego narzędzia do diagnozowania raka, mówi Moreau. Badanie koncentrowało się jedynie na czystych komórkach nowotworowych w laboratorium, a nie na tych rosnących wewnątrz ludzkiego organizmu.
Dr Anna Wanda Komorowski, onkolog-hematolog z Northwell Health w Nowym Jorku, uznała badania za interesujące i była pod wrażeniem sposobu, w jaki badacze szkolili mrówki. Potrzebne byłyby jednak dalsze badania, aby zrozumieć, jak długo mrówki będą pamiętać trening i jak długo można by je trzymać w laboratorium w celu przeprowadzenia testów.
Jednym z atrakcyjnych aspektów badań jest to, że gdyby się sprawdziły, mogłyby stanowić tańszą alternatywę dla zwykłych metod laboratoryjnych wykrywania komórek nowotworowych. Mogłoby to być również przydatne w środowiskach o niskich dochodach, gdzie laboratoria nie mają dostępu do technologii barwienia komórek wykorzystywanych do wykrywania komórek nowotworowych.
Komorowski zauważa jeszcze jedną wadę tego badania: Komórki, na które narażono mrówki, prawdopodobnie nie byłyby tymi samymi komórkami, które wykorzystano w badaniu. Mrówki zostały wystawione na działanie żywych kultur komórkowych. Zazwyczaj pobieramy materiał z biopsji i wrzucamy go do formaldehydu, który ma tak silny zapach. Protokół laboratoryjny do wykrywania raka musiałby więc być inny. Może to być dość trudne.
I choć mrówki są tańsze niż barwniki i formaldehyd, trzeba by zatrudnić kogoś do ich szkolenia. Innymi słowy, nadal istnieje czynnik ludzki i związane z nim koszty.
Trzeba by przeprowadzić znacznie więcej badań, aby określić koszty, a także to, na ile można to zastosować i odtworzyć" - mówi Komorowski.
Pozostaje jeszcze kwestia tego, czy mrówki będą wykrywać raka tylko w laboratorium, czy też bezpośrednia interakcja z pacjentem może doprowadzić do szybszej diagnozy.
Ciało ludzkie wydziela wiele innych zapachów, więc pytanie brzmi, czy mrówki byłyby w stanie zignorować wszystkie inne zapachy i skupić się tylko na zapachu docelowym - mówi Moreau.
Wyniki są jednak obiecujące, zauważa. Myślę, że pytanie brzmi, czy pacjent chciałby, aby przeszkolone mrówki czołgały się po jego ciele w poszukiwaniu potencjalnych komórek rakowych.
