(Alex Walker/Moment/Getty Images) Wissenschaftler haben gezeigt, dass Heuschrecken mithilfe ihres Geruchssinns in der Lage sind, gesunde menschliche Zellen von Krebszellen zu unterscheiden – und das könnte Möglichkeiten eröffnen, die Krankheit früher zu erkennen und die Heilungschancen zu verbessern.
Noch besser ist, dass die Insekten tatsächlich einzelne Tiere auswählen können Krebs Zelllinien, was darauf hindeutet, dass sowohl die Art des Krebses als auch das Vorhandensein von Krebs erkannt werden können.
Wenn wir herausfinden können, wie wir diese Fähigkeit in medizinischen Geräten nutzen können, liegt ein enormes Potenzial darin.
Veröffentlicht auf der Preprint-Website BioRxiv Vor der Peer-Review sind die Ergebnisse vielversprechend für die Krebsfrüherkennung.
Die Heuschreckenerkennung, die anhand von Elektroden erfasster Veränderungen ihrer Gehirnaktivität gemessen wird, erweist sich als zuverlässig, empfindlich und schnell – sie erfolgt in nur wenigen Millisekunden.
„Die Früherkennung [von Krebs] ist so wichtig, und wir sollten jedes mögliche Mittel nutzen, um dorthin zu gelangen, egal ob es künstlich hergestellt wurde oder uns durch Millionen von Jahren natürlicher Selektion zur Verfügung gestellt wurde.“ sagt der Mikrobiologe Christopher Contag von der Michigan State University.
„Wenn wir Erfolg haben, wird Krebs eine behandelbare Krankheit sein.“
Möglich wird dies alles durch die flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs), die wir ausatmen. welche Wissenschaftler wissen werden durch das Vorhandensein von Krebs, der die Stoffwechselprozesse einzelner Zellen stört, irgendwie verändert.
Der Trick besteht darin, die Veränderung frühzeitig zu erkennen.
Betreten Sie die Heuschrecke, ein Insekt regelmäßig genutzt von Wissenschaftlern in Geruchsforschung – Wir wissen also bereits viel über diese Tiere und ihre Geruchsfähigkeiten.
Mithilfe von am Gehirn der Heuschrecken angebrachten Elektroden konnte das Team die Reaktion der Insekten auf Gasproben aus verschiedenen Zellen messen und Signalprofile erstellen, die die von ihnen gerochenen Chemikalien repräsentierten.
Tatsächlich waren die Profile, die als Reaktion auf gesunde Zellen und auf Krebszellen erstellt wurden, unterschiedlich.
Nachdem die Wissenschaftler zuvor festgestellt hatten, dass Zellen von Mundkrebs unter dem Mikroskop anders aussahen als normale Zellen, und dies auf Verschiebungen in den Metaboliten zurückführten, konnten sie bestätigen, dass die Zellen tatsächlich anders rochen als die Heuschrecken – höchstwahrscheinlich aufgrund der in der Luft befindlichen VOCs abgegeben.
Diese spezielle Studie beschränkte sich auf Mundkrebs, die Forscher sind jedoch zuversichtlich, dass andere Krebsarten aufgrund der unterschiedlichen Signaturen der produzierten VOCs auf die gleiche Weise erkannt werden könnten.
„Wir haben erwartet, dass die Krebszellen anders aussehen würden als die normalen Zellen.“ „Aber als die Käfer drei verschiedene Krebsarten voneinander unterscheiden konnten, war das erstaunlich.“ sagt Contag .
Bei verschiedenen Krebsarten liegt die Überlebensrate bei etwa 10–20 Prozent, wenn der Krebs im Stadium 4 entdeckt wird (wenn er sich auf andere Körperteile ausgebreitet hat). Vergleichen Sie das mit Krebserkrankungen, die im ersten Stadium entdeckt werden und bei denen die Überlebenschance der Patienten bei 80 bis 90 Prozent liegt – ein großer Unterschied.
Es wird bereits an der Entwicklung von „bionischen Nasen“-Geräten gearbeitet, die Veränderungen bei VOCs erkennen könnten, aber die Wissenschaftler sind noch weit davon entfernt, Sensoren zu entwickeln, die mit dem, was die Natur geschaffen hat, mithalten können. Diese Entdeckung bietet möglicherweise einen weiteren Weg nach vorne in dieser Forschung.
Das ultimative Ziel des Teams besteht darin, das Insektengehirn zu „hacken“, um es zur Krankheitsdiagnose zu nutzen und so die natürliche Schnüffelkraft der Heuschrecken zurückzuentwickeln. Es ist noch am Anfang, aber die Forscher sehen einen Weg zu brauchbaren Erkennungsgeräten.
„Theoretisch könnte man durch ein Gerät atmen und es wäre in der Lage, mehrere Krebsarten zu erkennen und zu unterscheiden und sogar, in welchem Stadium sich die Krankheit befindet“, sagt der biomedizinische Ingenieur Debajit Saha von der Michigan State University.
„Allerdings ist ein solches Gerät noch nicht annähernd im klinischen Umfeld einsetzbar.“
Das vorab gedruckte Papier zur Forschung ist unter verfügbar BioRxiv .