2024-06-25Las abejas pueden “oler” el cáncer de pulmón
Science News |Los olores relacionados con el cáncer provocan distintos patrones de actividad cerebral.¿Flotar como una mariposa, olfatear el cáncer como una abeja?
Las abejas pueden detectar los sutiles olores del cáncer de pulmón en el laboratorio, e incluso el leve aroma de la enfermedad que puede desprenderse del aliento de un paciente.
Inspirados por las exquisitas habilidades olfativas de los insectos, los científicos conectaron los cerebros de abejas vivas a electrodos, pasaron diferentes olores bajo las antenas de los insectos y luego registraron sus señales cerebrales. "Está muy claro, como el día y la noche, si [una abeja] está respondiendo a una sustancia química o no", dice Debajit Saha, ingeniero neuronal de la Universidad Estatal de Michigan en East Lansing.
Diferentes olores desencadenaron patrones reconocibles de actividad cerebral, una especie de huella digital neuronal del olor, informan Saha y sus colegas el 4 de junio en Biosensors and Bioelectronics. Un día, dice, los médicos podrían utilizar abejas en las clínicas oncológicas como sensores vivos para la detección temprana de enfermedades.
Existen narices electrónicas, o narices electrónicas, y otros tipos de equipos mecánicos de detección de olores, pero no son exactamente las rodillas de las abejas. Cuando se trata de olores, dice Saha, "la biología tiene la capacidad de diferenciar entre mezclas muy, muy similares, algo que ningún otro sensor diseñado puede hacer".
El olor es una parte importante de la forma en que se comunican muchas especies de insectos, dice la ecologista química Flora Gouzerh del Instituto Nacional de Investigación para el Desarrollo Sostenible de Francia en Montpellier. Para ellos, “es un idioma”, dice.
La idea de que los sentidos de los animales puedan percibir el olor de una enfermedad no es nada nuevo; Los médicos informaron de un caso de un border collie y un dóberman que olfatearon el melanoma de su dueño en 1989. Más recientemente, los científicos han demostrado que los perros pueden detectar casos de COVID-19 oliendo el sudor de las personas (SN: 1/6/22). Muchos insectos probablemente también tengan capacidad para detectar enfermedades, dice Gouzerh. Se puede entrenar a las hormigas, por ejemplo, para que detecten el olor de las células cancerosas cultivadas en una placa de laboratorio. Pero hasta ahora las capacidades de las abejas no estaban tan claras, afirma.
Al conectarse directamente a las neuronas de los insectos, los científicos pueden evitar el entrenamiento conductual. En lugar de tardar semanas en enseñarle a un perro a sentarse cuando huele algo sospechoso, por ejemplo, el equipo puede obtener la respuesta directamente del cerebro.
Las abejas se mantuvieron en su lugar con arneses de plástico impresos en 3D y un poco de cera mientras los investigadores realizaban una cirugía cerebral de abejas, conectando cables a la región que procesa los olores. Un dispositivo lanzaba bocanadas de aire a las antenas de los insectos, como un vendedor rociando aromas en un mostrador de perfumes.
Antes de probar la capacidad de las abejas para detectar diferentes olores infinitesimales, los científicos mantuvieron a los insectos en su lugar utilizando arneses de plástico impresos en 3D y cera dental (azul). LABORATORIO SAHA
Cada bocanada podría contener una mezcla de olores, como los que exhalan las personas sanas. Otra mezcla imitaba el miasma del aliento de los pacientes con cáncer de pulmón, que contiene olores distintos totalmente indetectables para la nariz humana. Utilizando señales eléctricas leídas del cerebro de las abejas, los investigadores pudieron distinguir entre los dos tipos de aliento sintético al menos el 93 por ciento de las veces.
En un experimento separado, el equipo de Saha recogió el aire que quedaba sobre las células pulmonares cultivadas en el laboratorio. Las abejas pudieron diferenciar con éxito entre muestras de aire tomadas cerca de células sanas y aquellas reunidas cerca de células de dos tipos de cáncer: cáncer de pulmón de células pequeñas y cáncer de pulmón de células no pequeñas.
El trabajo en curso en el laboratorio de Saha también ha revelado que la destreza olfativa de las abejas se extiende a otros rastros de olores, como los emitidos por sustancias perfluoroalquilos y polifluoroalquilos, comúnmente conocidas como PFAS, o sustancias químicas eternas. "Eso realmente me dejó alucinado", dice. "Las PFAS en el medio ambiente son muy, muy difíciles de detectar".
El equipo de Saha espera utilizar su sensor de olor apio para probar el aliento de pacientes con cáncer reales. La mayor debilidad del dispositivo es que dura sólo unas pocas horas antes de que la salud del cerebro de las abejas decaiga y las respuestas se vuelvan inestables, dice. Pero funciona rápido y arroja resultados en tiempo real. Con solo un cerebro de abeja, dice Saha, su equipo podría teóricamente analizar más de 100 muestras.
CITAS
M. Parnas y col . "Detección de precisión de líneas celulares y biomarcadores seleccionados de cáncer de pulmón humano utilizando circuitos neuronales olfativos de abeja como un nuevo sensor de gas". Biosensores y Bioelectrónica. Publicado en línea el 4 de junio de 2024. doi: 10.1016/j.bios.2024.116466.
Acerca de Meghan Rosen
Meghan Rosen es redactora y escribe sobre ciencias biológicas para Science News . Obtuvo un doctorado. en bioquímica y biología molecular con énfasis en biotecnología de la Universidad de California, Davis, y luego se graduó del programa de comunicación científica de UC Santa Cruz.
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