Новое исследование показало, что мозг саранчи может помочь выявить признаки рака у людей в лабораторных условиях.
Сама идея использовать животных, чтобы определить болезнь, не нова: служебные собаки, обученные для сопровождения диабетиков, способны следить за уровнем глюкозы в крови владельца, а после всего пары недель тренировок псы могут определять, болеет ли человек коронавирусом.
Во всех случаях животные реагируют на запах тела и дыхание человека. Дело в том, что состав химических веществ наших естественных жидкостей может варьироваться в зависимости от метаболизма — который меняется, когда мы заболеваем. Изменения могут составлять несколько частиц на триллион, и современная аппаратуры не может это распознавать — а вот животные благодаря эволюции научились это делать.
Но обучить и содержать собаку достаточно сложно и дорого — а создать устройство, работающее по принципу собачьего носа, крайне сложно. Тогда учёные из Мичиганского технологического университета решили взломать мозг животного, чтобы лучше понять, как это всё устроено.
В качестве подопытных выбрали саранчу, поскольку эти насекомые достаточно хорошо изучены. Учёные хирургическим путем обнажили мозг живой саранчи и вставили электроды в доли мозга, которые получают сигналы от усиков насекомых, которые они используют для восприятия запахов.
Также они вырастили три разных типа клеток рака ротовой полости человека, а также клетки без рака. Они использовали устройство для улавливания газа, выделяемого каждым из типов клеток, и подводили его к усикам саранчи. Мозг саранчи реагировал на каждый сигнал по-разному — настолько, что учёные могли безошибочно определить, какой газ получил подопытный, исходя только из записи электрической активности мозга.
Это первый случай, когда мозг живого насекомого удалось использовать для определения рака. Для точного результата оптимально использовать систему из 6-10 мозгов, чтобы проанализировать достаточно нейронов но авторы надеются, что использование других электродов поможет обойтись всего одним. Они также планируют создать портативное устройство, использующее мозг и усики саранчи, которое можно будет использовать для диагностики реальных пациентов.
Но вопрос этики остаётся открытым. Когда пчёл используют для поиска взрывчатки, это не вредит насекомым, и после «работы» их отпускают на волю. Однако для саранчи участие в таких экспериментах — билет в один конец, что может не устроить некоторых пациентов.
Впрочем, учёные также пытаются определить, какие рецепторы в усиках помогают выявить рак, чтобы скопировать их в лаборатории и отказаться от использования настоящих насекомых. Возможно, в будущем удастся создать полностью искусственные приборы для быстрых дыхательных тестов на рак.