Исследователи Мичиганского университета использовали обонятельные нейроны саранчи для регистрации раковых клеток. Если присоединить к мозгу насекомого датчики, можно почти мгновенно уловить запах больных клеток прямо из воздуха. Такое биоустройство может в будущем стать незаменимым при скрининге рака.
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.
Раковые клетки работают иначе, чем здоровые, и в процессе роста производят множество уникальных химических соединений. Если эти соединения попадут в легкие или дыхательные пути пациента, они окажутся в выдыхаемом воздухе и смогут быть обнаружены газоанализатором.
Обонятельные нейроны насекомых настолько чувствительны, что могут улавливать ничтожные примеси в воздухе. Исследование опубликовано в журнале BioRxiv.
Состав химических веществ может варьироваться в зависимости от метаболизма человека, который меняется, когда мы заболеваем. Но эти изменения запаха или состава дыхания ничтожно малы. Это затрудняет их обнаружение даже с использованием самых современных технологий. Но животные научились интерпретировать такие тонкие изменения. Поэтому ученые из Мичиганского университета решили «похитить» мозг животного.
Исследователи решили работать с саранчой, потому что эти насекомые хорошо изучены в последние годы. Ученые хирургическим путем обнажили мозг живой саранчи и вставили электроды в доли мозга, которые получают сигналы от антенн, которые насекомое использует для восприятия запахов. И «предложили» саранче понюхать воздух.
Как мозг саранчи поможет врачам
Команда вырастила три разных типа клеток рака ротовой полости человека, а также клетки ротовой полости человека, которые были свободны от рака. Они использовали устройство для улавливания газа, выделяемого каждым из типов клеток, и подавали запахи к антеннам саранчи.
Мозг саранчи реагировал на каждый из типов клеток по-разному. Записанные паттерны электрической активности были настолько различны, что определить какие клетки раковые, можно было, просто посмотрев на энцефалограмму мозга саранчи. Причем реакция — очень быстрая: раковые клетки регистрируются всего за 250 мс.
В ходе эксперимента команда взяла записи мозга нескольких саранчовых и объединила их отклики на запах. В настоящее время для получения четкого сигнала требуются записи от 40 нейронов, а это означает, что системе требуется от шести до десяти мозгов саранчи. Но если использовать электроды, которые могут записывать активность большего количества нейронов, будет достаточно получать записи активности мозга всего одного насекомого. Ученые надеются, что смогут использовать «саранчовый биодатчик» в портативном устройстве, которое можно будет протестировать на разных людях.
Ученые считают, устройство на основе мозга саранчи может использоваться в онкологических клиниках для скрининга рака. Они также рассчитывают выяснить, как же саранче удается улавливать столь ничтожные количества — буквально триллионные доли запаховых молекул на объем. Если это получится, то будет создано устройство, имитирующее обонятельные нейроны саранчи.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
Без активной гиперссылки на материал Sauap.org копирование запрещено!
