Муравьи лучше собак обнаруживают рак

Собаки-ищейки славятся своими способностями обнаруживать раковые клетки, но их обучение требует времени. Теперь новое исследование показывает, что муравьи могут научиться определять их гораздо эффективнее после всего лишь тридцатиминутной тренировки. Подробности исследования опубликованы в журнале iScience.

Рак и летучие органические соединения

Известно, что раковые клетки обладают определенными специфическими характеристиками. К ним относятся нарушенный энергетический метаболизм, способность поддерживать себя за счет пролиферативных сигналов или использования факторов воспаления, способствующих развитию опухоли. В результате их метаболизма образуются летучие органические соединения (ЛОС), которые могут служить биомаркерами для диагностики рака с помощью, например, газовой хроматографии или искусственных обонятельных систем.

Однако результаты этих анализов чрезвычайно разнообразны. Большинство систем также нуждаются в оптимизации или все еще находятся на стадии прототипа. С другой стороны, миллионы лет эволюции сформировали обонятельные системы нескольких видов животных, которые теперь способны различать сложные запаховые смеси.

Например, собаки славятся в этой области. Однако обучение наших четвероногих друзей в парадигмах ассоциативного обучения остается дорогостоящим и трудоемким. В частности, этап обучения занимает несколько месяцев, и требуются сотни испытаний, прежде чем собака начнет работать.

Однако в своем исследовании группа ученых изучила способности муравьев, которые в плане способности к обонятельному обнаружению не в чем не уступают собакам.

Здоровые и раковые клетки

Для этой работы исследователи обучили европейский вид (Formica fusca) обнаруживать раковые клетки. Для этого они поместили клетки рака молочной железы в чашку Петри со здоровыми клетками. Первоначально сладкое лакомство связывали с раковыми клетками. В ходе последующих испытаний муравьи все быстрее и быстрее находили лакомство. Это говорит о том, что они научились распознавать ЛОС, вырабатываемые раковыми клетками, используя их в качестве маяка, направляющего их к сахару.

Проведя это испытание три раза, исследователи повторили эксперимент без добавления подсластителя. Они отметили, что насекомые продолжали отличать раковые клетки от здоровых. Эти муравьи запомнили запах этих клеток и предыдущую ассоциацию со сладким.

Различают два типа рака

Затем исследователи подвергли муравьев тому же протоколу обучения, но на этот раз с использованием двух различных типов клеток рака молочной железы. Одному из этих двух типов клеток давали лакомство, а другому - нет. И снова муравьи быстро научились перемещаться непосредственно к раку, связанному с вознаграждением. Другими словами, насекомые были способны различать различные виды рака по уникальной структуре летучих органических соединений, выделяемых каждым из них.

Короче говоря, муравьи смогут воспринимать присутствие клеток в окружающей среде, различать раковые и нераковые летучие органические соединения и различать два раковых образца на основе летучих органических соединений, и все это после всего лишь нескольких минут обучения.

Очевидно, что это только начало. Чтобы определить, могут ли муравьи достоверно диагностировать рак у реальных пациентов, потребуются крупномасштабные клинические испытания. Однако, основываясь на этих наблюдениях, авторы заключают, что использование муравьев в качестве живого инструмента для обнаружения биомаркеров рака человека потенциально "осуществимо, быстро и менее трудоемко, чем использование других животных".