Пчелы приносят людям мед и воск, а также играют ключевую роль в опылении растений. Недавнее исследование, проведенное в США, выявило, что исключительная чувствительность обонятельных нейронов медоносных пчел может быть применена для создания инновационных методов раннего выявления рака легких.
Использование острого обоняния животных для биомедицинских целей вызывает постоянный интерес у специалистов. Ранее ученые проводили опыты, в которых собаки использовались для обнаружения различных заболеваний у людей, включая онкологические, вирусные и паразитарные. Недавно канадские исследователи продемонстрировали, по результатам исследований установлено, что собаки-помощники могут определять признаки стресса по запаху выдыхаемого воздуха у людей, страдающих посттравматическим расстройством.
Несмотря на это, насекомые, например медоносные пчелы, также обладают высокоразвитым обонянием и способны определять широкий спектр запахов даже в незначительных концентрациях. Кроме того, применение их в качестве средства диагностики представляется более выгодным с экономической точки зрения.
Ученые, работающие в области биомедицинской инженерии, микробиологии и нейронауки в Университете штата Мичиган (США), провели ряд экспериментов убедились в способности пчел отличать дыхание больных раком легких и здоровых людей по содержащимся в нем летучим органическим соединениям. Исследование опубликовал журнал Biosensors and Bioelectronics.
В ходе лабораторных исследований ученые разработали искусственные ароматы, воспроизводящие запах выдыхаемого воздуха здорового человека и человека, страдающего онкологическим заболеванием. При создании запаха онкобольного использовали шесть летучих соединений, являющихся биомаркерами рака легких, в различных концентрациях. После этого полученные смеси были проверены на группе из двух десятков пчел.
С целью проведения исследований ученые разработали и изготовили на 3D-принтере устройство, предназначенное для фиксации живой пчелы. После помещения насекомого в это приспособление проводилась его дезинтеграция, и с использованием миниатюрных электродов, имплантированных в область мозга, отвечающую за обоняние, фиксировались изменения в нейронных импульсах при воздействии различных стимулов.
В ходе изучения нейронных реакций ученые выяснили, что пчелы способны обнаруживать соединения, ассоциирующиеся с раком легких, даже в крайне низких концентрациях. Кроме того, обонятельные нейроны мозга этих насекомых не только способны различать запах здоровых клеточных культур и клеток, пораженных раком легких, но и успешно определяют различия между мелкоклеточным (small cell lung cancer, SCLC) и немелкоклеточным типами рака легких (немелкоклеточный рак легкого, NSCLC).
Авторы исследования отмечают, что их выводы крайне значимы, так как они позволяют разработать инновационные биомедицинские методы диагностики заболеваний.
Ученые планируют создать неинвазивный диагностический тест, основанный на результатах проведенных исследований. Согласно замыслу исследователей, пациенты должны будут просто выдохнуть в устройство, оснащенное специальным сенсором. Этот сенсор будет анализировать химический состав выдыхаемого воздуха, подобно тому, как пчелы используют обоняние. Если новый метод будет реализован, он позволит оперативно определять тип рака легких, что необходимо для выбора оптимальной тактики лечения.
По данным По данным Всемирной организации здравоохранения, рак легких занимает третье место среди наиболее часто встречающихся онкологических заболеваний в мире, уступая раку молочной железы и раку толстой кишки. Часто диагноз ставится на поздних этапах развития болезни, что сужает возможности терапевтического воздействия.