Медоносні бджоли можуть виявити ледь вловимі запахи раку легенів у лабораторії — і навіть слабкий аромат хвороби, який може виходити від дихання пацієнта.
Натхненні нюховими здібностями комах, вчені підключали мозок живих бджіл до електродів, пропускали різні запахи під антени комах, а потім записували сигнали їхнього мозку. «Чітко зрозуміло, як день і ніч, чи реагує [бджола] на хімічну речовину чи ні», — каже Дебаджіт Саха, нейроінженер з Університету штату Мічиган в Іст-Лансінгу.
Різні запахи викликали впізнавані патерни мозкової активності, свого роду нейронний відбиток для запаху, повідомляють Саха та його колеги. Одного разу, за його словами, лікарі, можливо, зможуть використовувати медоносних бджіл у онкологічних клініках як живі датчики для раннього виявлення хвороб.
Електронні носи, або е-носи, та інші типи механічного обладнання для розпізнавання запаху існують давно.
«Коли справа доходить до запаху, біологія має здатність розрізняти дуже, дуже схожі суміші, чого не можуть зробити жодні інші інженерні датчики. »
«Запах є важливою частиною спілкування багатьох видів комах. Для них це мова.»
Ідея про те, що органи чуття тварин можуть відчувати подих хвороби, не є новою; У 1989 році лікарі повідомили про випадок, коли бордер-коллі та доберман винюхували меланому свого господаря. Зовсім недавно вчені довели, що собаки можуть виявляти випадки COVID-19, відчуваючи запах поту людей. Багато комах, ймовірно, також мають здатність виявляти хвороби, каже Гузер. Мурах, наприклад, можна навчити вловлювати запах ракових клітин, вирощених у лабораторному посуді. Але досі здібності бджіл не були такими очевидними, каже вона.
Підключаючись безпосередньо до нейронів комах, вчені можуть обійти поведінкове навчання. Наприклад, замість того, щоб тижнями вчити собаку сидіти, коли вона відчуває запах чогось підозрілого, команда може отримати відповідь прямо з мозку. Медоносних бджіл утримували на місці за допомогою пластикових джгутів, надрукованих на 3D-принтері, і трохи воску, поки дослідники проводили операцію на мозку бджіл, прикріплюючи дроти до області, яка обробляє запахи. Пристрій доставляв клубки повітря до вусиків комах, подібно до продавця, який бризкає ароматами на прилавок з парфумами.
Кожний вдих може містити середовище змішаних запахів, таких як ті, що видихаються здоровими людьми. Інша суміш імітувала міазми дихання хворих на рак легенів, які містять виразні запахи, абсолютно непомітні для людського носа. Використовуючи електричні сигнали, що зчитуються з мозку бджіл, дослідники змогли розрізнити два типи синтетичного дихання принаймні в 93 відсотках випадків. В окремому експерименті команда Саха зібрала повітря, що затримується над клітинами легенів, вирощеними в лабораторії. Бджоли змогли успішно відрізнити зразки повітря, взяті біля здорових клітин, і зразки, зібрані біля клітин двох типів раку: дрібноклітинного раку легенів і недрібноклітинного раку легенів.
Поточна робота в лабораторії Саха також показала, що нюхова майстерність бджіл поширюється на інші слідові запахи, такі як ті, що виділяються перфторалкільними та поліфторалкільними речовинами, широко відомими як PFAS, або вічні хімікати.
«Це мене вразило. PFAS у навколишньому середовищі дуже, дуже важко виявити»
Команда Саха сподівається використовувати свій мапіновий датчик запаху, щоб перевірити дихання справжніх хворих на рак. За його словами, найбільшим недоліком пристрою є те, що він працює лише кілька годин, перш ніж здоров'я мозку бджіл слабшає, а реакції стають нестабільними. Але він працює швидко і видає результати в режимі реального часу. Маючи лише один бджолиний мозок, каже Саха, його команда теоретично могла б переглянути понад 100 зразків.
За матеріалами: ScienceNews
