Медоносные пчёлы «чуят» рак лёгких. Запахи болезни вызывают характерную активность в мозге насекомых.

Летать как бабочка, а вот рак унюхать — как пчела? В лабораторных условиях медоносные пчёлы сумели уловить тончайшие ароматы рака лёгких — вплоть до едва уловимого запаха, исходящего с дыханием пациента.

Чтобы проверить, могут ли пчёлы различать рак, учёным сначала пришлось аккуратно закрепить насекомых в 3D-печатных держателях с небольшим количеством воска (голубого цвета).

Вдохновившись выдающимся обонянием насекомых, учёные подключили живые пчелиные мозги к электродам, пропустили различные запахи под их усиками и записали активность мозга. «Тут всё очевидно — как день и ночь: видно, реагирует пчела на химическое вещество или нет», — говорит нейроинженер Дебаджит Саха из Университета штата Мичиган в Ист-Лансинге.

Как сообщают Саха и его коллеги в статье, опубликованной 4 июня в журнале Biosensors and Bioelectronics, запахи, связанные с раком, вызывали особые узоры активности мозга — своего рода нейронный «отпечаток запаха». В будущем, надеются исследователи, врачи смогут использовать пчёл в онкологических клиниках как живые сенсоры для раннего выявления заболеваний.

Существуют электронные носы и прочие механические обонятельные устройства, но до уровня пчёл им далеко. «Когда дело касается запаха, у биологии есть удивительная способность различать даже очень-очень похожие смеси — с чем не справится ни один созданный человеком сенсор», — объясняет Саха.

Для многих видов насекомых запахи — это важнейшее средство общения, говорит химический эколог Флора Гузер из Французского национального института исследований в области устойчивого развития в Монпелье. По её словам, для насекомых «запах — это язык».

Идея о том, что животные способны унюхать болезнь, не нова: ещё в 1989 году врачи описали случай, когда бордер-колли и доберман почувствовали меланому у своего хозяина. А в последние годы учёные показали, что собаки могут распознавать COVID-19 по запаху пота. Многие насекомые, по словам Гузер, наверняка обладают аналогичными способностями. Например, муравьёв можно натренировать на распознавание запаха раковых клеток, выращенных в лаборатории. Но до недавнего времени возможности пчёл оставались под вопросом.

По словам Сахи, напрямую подключаясь к нейронам насекомого, можно обойтись без поведенческого обучения. Вместо того чтобы неделями учить собаку садиться при запахе подозрительного вещества, исследователи получают ответ прямо из мозга.

Команда Сахи фиксировала пчёл в 3D-печатных держателях с воском, проводила микрохирургию мозга и подключала электроды к зоне, отвечающей за восприятие запахов. Затем к усикам подавались порции воздуха — словно продавец духов распылял аромат.

Каждый «пшик» содержал сложную смесь запахов: одни имитировали дыхание здоровых людей, другие — специфическую «вонь» дыхания пациентов с раком лёгких, которую человеческий нос не различает. Используя электрические сигналы из мозга пчёл, исследователи сумели различить два типа синтетического дыхания с точностью не менее 93 %. В другом эксперименте пчёлы успешно отличали воздух, собранный над здоровыми клетками в чашке Петри, от воздуха, прошедшего над двумя типами раковых клеток.

В будущем учёные надеются протестировать пчёл на реальных образцах выдоха пациентов с онкологией. Хотя мозг пчелы сохраняет стабильную работу всего несколько часов, этого хватает, чтобы обработать немало данных. «Мы могли прогнать более сотни образцов с помощью всего одного пчелиного мозга», — говорит Саха.

Источник: журнал Science News #206, MEGHAN ROSEN

Комментарии:

Нет комментариев :( Вы можете стать первым!