Пчелы обеспечивают людей медом, воском и считаются одними из важнейших опылителей растений. Новое американское исследование показало, что чрезвычайную чуткость обонятельных нейронов медоносных пчел можно использовать при разработке новых способов ранней диагностики рака легких.
Применение острого обоняния животных в биомедицинских целях давно интересует ученых. В частности, исследователи ранее проводили эксперименты по выявлению собаками разных заболеваний человека, в том числе раковых, вирусных и паразитических. Недавно канадские специалисты продемонстрировали, что чуткие носы собак-помощников способны в запахе дыхания уловить признаки стрессового состояния у людей с посттравматическим расстройством.
Однако насекомые, такие как медоносные пчелы, обладают не менее развитым обонянием и тоже могут распознавать самые разные запахи в низкой концентрации. К тому же их использование в качестве диагностического инструмента более экономически целесообразно.
Специалисты в области биомедицинской инженерии, микробиологии и нейронаук из Университета штата Мичиган (США) в серии 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 лаборатории ученые создали синтетические запахи, имитирующие дыхание здорового человека и онкобольного. Во втором случае использовали шесть летучих биомаркеров рака легких в разных концентрациях. Затем полученные смеси протестировали на двух десятках пчел.
Для экспериментов ученые сконструировали и распечатали на 3D-принтере приспособление для удерживания живой пчелы. Помещенным туда насекомым вскрывали голову и с помощью крошечных электродов, вживленных в ту часть мозга, которая отвечает за обоняние, регистрировали изменения в нейронных сигналах под воздействием разных стимулов.
Проанализировав нейронные реакции, исследователи установили, что пчелы улавливают связанные с раком легких соединения, причем в очень малых концентрациях. Больше того, обонятельные нейроны мозга пчел сумели не только отличить «запах» здоровых клеточных культур от пораженных раком легких, но и успешно дифференцировали мелкоклеточные (small cell lung cancer, SCLC) и немелкоклеточные разновидности рака легких (non-small cell lung cancer, NSCLC).
По словам авторов работы, их результаты имеют важное значение, поскольку открывают путь к созданию новых биомедицинских технологий выявления болезни.
В планах ученых — разработка неинвазивного диагностического теста на основе сделанных в эксперименте открытий. По замыслу исследователей, от пациентов потребуется просто делать выдох в устройство со специальным сенсором внутри, который будет анализировать химический состав дыхания, подобно мозгу пчел. Новый способ, в случае его создания, позволит быстро определять разновидность рака легких, что крайне важно для дальнейшего подбора правильной стратегии лечения.
По данным Всемирной организации здравоохранения, рак легких входит в тройку самых распространенных онкопатологий на планете наряду с раком молочной железы и колоректальным. Заболевание нередко диагностируют на поздних стадиях, когда диапазон вариантов лечения ограничен.