Včelia diagnostika je rýchla a presná. Včely rakovinu pľúc vycítia z dychu aj na základe malej koncentrácie chemických látok.
Včela medonosná má skvelý čuch. Ilustračný obrázok. Zdroj: Pexels
Fakt, že psy majú skvelý čuch, sa berie ako samozrejmosť. Výborným čuchom však disponujú aj oveľa menší zástupcovia živočíšnej ríše. Vedci už dlhšie skúmajú čuchové schopnosti včiel, mravcov či kobyliek.
Včely a ich citlivé senzory
Včely majú výborný čuch, možno dokonca lepší ako psy. V Nemecku ich preto trénovali na vyhľadávanie drog. Vedia vycítiť choroby, napríklad cukrovku, COVID-19, ale aj rakovinu.
Výskumníci z Michiganskej štátnej univerzity (Michigan State University, MSU) v nedávno uverejnenej štúdii opísali, ako včely dokážu v ľudskom dychu odhaliť biomarkery alebo chemické koncentrácie látok, ktoré sa spájajú s rakovinou pľúc.
Podľa Debajita Sahu z College of Engineering a Inštitútu pre kvantitatívnu zdravotnú vedu a inžinierstvo MSU má „hmyz úžasný čuch rovnako ako psy“.
Vo svojom výskume Saha a jeho tím ukázali, že včely dokážu vďaka tykadlovým lalokom, ktorými vnímajú pachy, odlíšiť rôzne typy buniek rakoviny pľúc. Výskum bol publikovaný v časopise Biosensors and Bioelectronics.
Syntetická dychová zmes
Saha a jeho tím chceli zistiť, či včely dokážu odlíšiť chemické zloženie dychu u zdravého človeka od chemického zloženia dychu človeka s rakovinou pľúc. Použitím šiestich prísad vytvorili niečo ako syntetické vzorky dychu.
Súčasťou chemického zloženia dychových vzoriek chorého aj zdravého človeka je okrem iného trichlóretylén a 2-metylheptán.
Obe verzie chemických zmesí testovali na 20 včelách s cieľom zistiť, ako reaguje mozog hmyzu na rôzne čuchové vnemy.
Špeciálna pomôcka z 3D tlačiarne
Včely museli podstúpiť operáciu mozgu, počas ktorej im vedci do mozgu vložili miniatúrnu elektródu na meranie nervových signálov.
Laboratórna pracovníčka Elyssa Coxová navrhla na tento účel špeciálnu pomôcku zhotovenú v 3D tlačiarni, do ktorej vedci uložili včelu, aby jej potom mohli do mozgu vložiť elektródu. Včely potom vystavili syntetickým pachovým vzorkám.
Včela v špeciálnej pomôcke, ktorú zhotovili vedci v 3D tlačiarni. Zdroj: MSU. Autor: Saha lab
„Pachy sme preniesli na tykadlové laloky včiel a zaznamenali sme nervové signály z ich mozgu,“ priblížil Saha a dodal, že týmto spôsobom zachytili zmeny nervových reakcií včiel.
Vedci chceli zistiť aj to, aká vysoká musí byť koncentrácia príslušných látok v dychu, aby ju včely dokázali identifikovať. Zistili, že včely zacítia chemickú látku aj vo veľmi malej koncentrácii. Vedec Michael Parnas, ktorý sa podieľal na výskume, prirovnal množstvo, ktoré včely zacítia, k jednej molekule v bazéne plnom vody.
Meranie mozgových signálov včiel
Vedci analyzovali údaje získané z meraní mozgovej aktivity včiel, aby zistili, kedy vykazovali mozgové signály najvyššie hodnoty.
„Vidíme rozdiely v tom, ako včely vnímajú čuchom,“ uviedol Parnas. „Objavili sme niekoľko rôznych neurónov, ktoré vystrelili v mozgoch včiel a jednoznačne odlíšili syntetickú dychovú zmes s rakovinou od zdravej syntetickej dychovej zmesi.“
Dokážu rozlíšiť rôzne typy rakovinových buniek
Na ciele výskumu vedci pestovali rôzne bunkové kultúry. Použili niekoľko druhov ľudských rakovinových buniek, ktoré kultivovali v uzavretých vzduchotesných bankách. Potom testovali, či včely dokážu na základe čuchu rakovinu nielen vycítiť, ale či dokážu aj odlíšiť rôzne typy rakoviny.
Včela ovoniavajúca pachovú vzorku. Zdroj: MSU. Autor: Saha lab
Meraniami prostredníctvom senzora umiestneného v mozgoch včiel vedci preukázali, že včely dokážu rozlíšiť bunky malobunkového karcinómu pľúc, nemalobunkového karcinómu pľúc a zdravé bunky.
„Schopnosť včiel nielen odhaliť rakovinové bunky, ale aj rozlíšiť bunkové línie rôznych typov rakoviny pľúc je úžasná,“ uviedla výskumníčka tímu Autumn McLanová-Svobodová. „Možnosti uplatnenia v budúcnosti sú obrovské, pretože náš senzor by mohol umožniť rýchle stanovenie diagnózy konkrétneho typu rakoviny, čo je nevyhnutné pri nasadení správnej liečby.“
Vízia do budúcnosti
Saha predpokladá, že táto práca prispeje k vývoju ďalších technológií na detekciu chorôb prostredníctvom biologických a pachových látok.
V budúcnosti Sahov tím plánuje vyvinúť jednoduchý neinvazívny diagnostický test z ľudského dychu. Človek by dýchal do zariadenia a senzor vnútri, inšpirovaný mozgom včely medonosnej, by dych analyzoval a hlásil, či sú prítomné chemické látky indikujúce rakovinu.
Zdroj: MSU, ScienceDirect
(zh)
