Wykrywanie raka za pomocą szarańczy? Tak, wystarczy podłączyć się do jej mózgu

Powszechne wykorzystywanie zwierząt w celu wykrywania ludzkich chorób nie jest niczym nowym. Węch psów, łasic czy kojotów jest dużo bardziej rozwinięty niż nasz, a ich mózgi mają trzy razy więcej neuronów receptorów węchowych niż ludzie. Dzięki temu są w stanie wykrywać i identyfikować lotne związki chemiczne, emitowane przez chory organizm. Jednak praca z tymi zwierzętami jest kosztowna, a stworzenie urządzenia naśladującego psi węch okazało się zbyt trudne. Dlatego też naukowcy z Michigan State University wykorzystali… szarańczę. Podłączenie elektrod do mózgu owada przyniosło zaskakujące efekty.

Smart szarańcze z elektrodą w mózgu

Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego w Michigan prowadzili badania nad wykrywaniem komórek rakowych przez zwierzęta. W tym celu wykorzystali szarańczę, której budowa i mechanizmy zostały w ostatnich latach szczegółowo opracowane. Jak już wspomniałem, zwierzęta są w stanie wykrywać na różne sposoby niektóre substancje chemiczne, wydzielane przez ludzki organizm na przykład poprzez oddech. Ta mieszanka zapachów może różnić się w zależności od metabolizmu, który zmienia się, gdy organizm zmaga się z chorobą.

Sygnały interpretowane są przez mózg, dlatego też naukowcy uderzyli prosto do źródła, odsłaniając organ żywej szarańczy. Następnie podpięli elektrody do płatów mózgowych owada, aby przechwytywać sygnały z czułków, które odpowiadają za wyczuwanie zapachów.

W laboratorium wyhodowano trzy różne komórki ludzkiego raka jamy ustnej oraz kontrolnie komórki wolne od zmian chorobowych. Do mózgu szarańczy podłączono urządzenie wychwytujące gazy emitowane przez oba rodzaje komórek. Mózg owada zaczął reagować inaczej na każdą z próbek. Badacze donoszą, że gazy „wdmuchiwane” do receptorów szarańczy powodowały tak wyraźny odczyt, że na pierwszy rzut oka można było stwierdzić, które substancje pochodzą z komórek rakowych. To pierwszy taki przypadek wykorzystania mózgu żyjącego owada do wykrywania raka.

Czytaj dalej poniżej

Czy złota rybka może kierować pojazdem? Naukowcy postanowili sprawdzić :) Krzysztof Kurdyła

Naukowcy stworzyli drukarkę 3D z żyjącym filamentem Krzysztof Kurdyła

Eksperyment przeprowadzono na wielu egzemplarzach, a odczyty mózgowe zebrano w jedno spójne podsumowanie. Do uzyskania wyraźnego sygnału potrzebne są dane z 40 neuronów, co oznacza, że metoda wymaga od sześciu do dziesięciu mózgów żywych szarańczy. Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego w Michigan mają jednak w planach użycie bardziej wydajnych elektrod, które będą mogły korzystać z danych pochodzących z większej ilości neuronów, ograniczając tym samym udział żywych szarańczy do jednego osobnika. Przyszłość może natomiast przynieść jeszcze bardziej ambitne badania. Istnieje bowiem możliwość zamknięcia systemu w przenośnym urządzeniu i przetestowanie go na ludziach. W tej kwestii pojawia się jednak wątpliwość, czy takie badania zostaną kiedykolwiek zatwierdzone.

Dla szarańczy to bilet w jedną stroną

Pozostaje także kwestia etyczna w stosunku do samych zwierząt. O ile w przypadku pszczół wykorzystywanych do wykrywania ładunków wybuchowych możliwe jest ponowne wypuszczenie ich na łono natury, tak w przypadku szarańczy ingerencja w mózg jest nieodwracalny i kończy się uśmierceniem owada. Z technicznego punktu widzenia zwierzę jest w zasadzie martwe pod względem funkcji ciała, a mózg jest sztucznie utrzymywany przy życiu.

Aby uniknąć masowego mordowania szarańczy na potrzeby nauki, badacze postarają się sztucznie odtworzyć receptory wykrywajace raka. Podobny zabieg udało się już przeprowadzić w przypadku receptorów muszek owocówek, które zostały zastąpione specjalnymi białkami wyhodowanymi w laboratorium. Naukowcy twierdzą, że takie działania mogą w przyszłości pozwolić na wykonywanie badań na masową skalę.

Stock image from Depositphotos