Studiuesit tregojnë se karkalecat mund të ‘nuhatin’ kancerin e njeriut

Studiuesit në Universitetin Shtetëror të Miçiganit kanë treguar se karkalecat jo vetëm që mund të “ndjejnë erë” ndryshimin midis qelizave të kancerit dhe qelizave të shëndetshme, por ata gjithashtu mund të dallojnë midis linjave të ndryshme qelizore të kancerit.

Megjithatë, pacientët nuk duhet të shqetësohen për karkalecat që grumbullohen në zyrat e mjekëve të tyre. Përkundrazi, studiuesit thonë se kjo punë mund të sigurojë bazën për pajisjet që përdorin neuronet ndijore të insekteve për të mundësuar zbulimin e hershëm të kancerit duke përdorur vetëm frymën e pacientit.

Megjithëse pajisje të tilla nuk janë në horizontin e menjëhershëm, ato nuk janë aq të largëta sa mund të duken, thanë autorët e hulumtimit të ri të shpërndarë më 25 maj në BioRxiv.

Një pjesë e kësaj është sepse njerëzit janë mësuar me teknologjinë që shton ose tejkalon shqisat tona natyrore. Për shembull, teleskopët dhe mikroskopët zbulojnë botë të padukshme. Suksesi i pajisjeve të inxhinieruara mund ta bëjë të lehtë anashkalimin e performancës së veglave tona natyrore, veçanërisht të organit shqisor përpara syve tanë.

“Hundët janë ende të teknologjisë së lartë,” tha Debajit Saha, një asistent profesor i inxhinierisë biomjekësore në MSU. “Nuk ka asgjë të ngjashme me to kur bëhet fjalë për ndjeshmërinë e gazit.”

Kjo është arsyeja pse ne u besojmë qenve dhe super-nuhatësve të tyre për të zbuluar erërat sinjalizuese të drogës, eksplozivëve dhe, së fundmi, kushteve shëndetësore, duke përfshirë sheqerin e ulët në gjak dhe madje edhe COVID-19.

Shkencëtarët po punojnë në teknologji që mund të imitojë shqisën e nuhatjes, por asgjë që ata kanë krijuar ende nuk mund të konkurrojë me shpejtësinë, ndjeshmërinë dhe specifikën e nuhatjes biologjike të modës së vjetër.

“Njerëzit kanë punuar në ‘hundët elektronike’ për më shumë se 15 vjet, por ata ende nuk janë afër arritjes së asaj që biologjia mund të bëjë pa probleme,” tha Saha, i cili gjithashtu punon në Institutin e Shkencave dhe Inxhinierisë Kuantitative të Shëndetit, ose IQ. .

Kjo mungesë e pajisjeve të sensorit të gazit krijon një mundësi kur bëhet fjalë për zbulimin e hershëm të sëmundjeve, veçanërisht ato si kanceri, për të cilat ndërhyrja e hershme mund të shpëtojë jetë. Kur kanceri kapet në fazën e tij të parë, pacientët kanë një shans 80% deri në 90% për të mbijetuar. Por nëse nuk kapet deri në fazën 4, ato shifra bien në 10% deri në 20%.

Qelizat e kancerit funksionojnë ndryshe nga qelizat e shëndetshme, dhe ato krijojnë komponime të ndryshme kimike ndërsa punojnë dhe rriten. Nëse këto kimikate arrijnë në mushkëritë ose rrugët e frymëmarrjes së pacientit, komponimet mund të zbulohen në frymën e nxjerrë.

“Teorikisht, ju mund të merrni frymë në një pajisje, dhe ajo do të jetë në gjendje të zbulojë dhe të diferencojë lloje të shumta kanceri dhe madje edhe në cilën fazë është sëmundja. Megjithatë, një pajisje e tillë nuk është ende afër përdorimit në një mjedis klinik.” tha Saha.

Kështu që Saha dhe ekipi i tij po zhvillojnë një qasje të re. Në vend që të përpiqeshin të krijonin diçka që funksionon si biologjia, ata menduan: Pse të mos filloni me zgjidhjet që biologjia ka ndërtuar tashmë pas shekujsh të evolucionit, dhe inxhinieri prej andej? Ekipi në thelb është duke “hakuar” trurin e insekteve për ta përdorur atë për diagnostikimin e sëmundjeve, tha Saha.

“Ky është një kufi i ri që është pothuajse i paeksploruar,” tha ai.

Saha dhe ekipi i tij zgjodhën të punonin me karkalecat si përbërësin e tyre biologjik për disa arsye. Karkalecat i kanë shërbyer komunitetit shkencor si organizma model, si mizat e frutave, për dekada. Studiuesit kanë krijuar një kuptim kuptimplotë të sensorëve të tyre të nuhatjes dhe qarqeve nervore përkatëse. Dhe, krahasuar me mizat e frutave, karkalecat janë më të mëdhenj dhe më të ashpër.

Ky kombinim i veçorive i lejon studiuesit e MSU të lidhin relativisht lehtë elektroda në trurin e karkalecave. Shkencëtarët më pas regjistruan përgjigjet e insekteve ndaj mostrave të gazit të prodhuara nga qelizat e shëndetshme dhe qelizat e kancerit, dhe më pas përdorën ato sinjale për të krijuar profile kimike të qelizave të ndryshme.

Kjo nuk është hera e parë që ekipi i Sahas punon për diçka të tillë. Në vitin 2020, ndërsa ishte në Universitetin e Uashingtonit në St.

“Unë i thashë atij, ‘Kur të vini këtu, ne do të zbulojmë kancerin. Jam i sigurt që karkalecat e tua mund ta bëjnë këtë’,” tha Contag, kryetarja inauguruese e James dhe Kathleen Cornelius, e cila është gjithashtu profesore në Departamentin e Biomjekësisë. Inxhinieri dhe në Departamentin e Mikrobiologjisë dhe Gjenetikës Molekulare.

Një nga fokuset e kërkimit të Contag ishte të kuptuarit pse qelizat nga kanceri i gojës kishin pamje të dallueshme nën mikroskopët dhe mjetet optike të ekipit të tij. Laboratori i tij gjeti metabolitë të ndryshëm në linja të ndryshme qelizore, duke ndihmuar në llogaritjen e dallimeve optike. Doli se disa nga ata metabolitë ishin të paqëndrueshëm, që do të thotë se mund të bëheshin në ajër dhe të nuhatej.

“Qelizat dukeshin shumë të ndryshme nga ana metabolike dhe ato dukeshin të ndryshme optikisht”, tha Contag. “Ne menduam se kishte shumë kuptim t’i shikonim ato nga një perspektivë e paqëndrueshme.”

Sensorët e karkalecave të Saha-s siguruan platformën e përsosur për ta testuar atë. Dy grupet spartane bashkëpunuan për të hetuar se sa mirë karkalecat mund të dallonin qelizat e shëndetshme nga qelizat e kancerit duke përdorur tre linja të ndryshme qelizore të kancerit oral.

“Ne prisnim që qelizat e kancerit të dukeshin ndryshe nga qelizat normale,” tha Contag. “Por kur insektet mund të dallonin tre kancere të ndryshëm nga njëri-tjetri, kjo ishte e mahnitshme.”

Megjithëse rezultatet e ekipit u përqendruan në kanceret e gojës, studiuesit besojnë se sistemi i tyre do të funksiononte me çdo kancer që fut metabolitë të paqëndrueshëm në frymëmarrje, që ka të ngjarë të jetë shumica e llojeve të kancerit. Ekipi po fillon një bashkëpunim me Steven Chang, drejtor i programit Henry Ford Head and Neck Cancer, për të testuar sistemin e tij të zbulimit me frymën e njeriut.

Studiuesit janë gjithashtu të interesuar të sjellin fuqinë e ndjeshmërisë kimike të bletëve në tufë. Ekipi i MSU tashmë ka rezultate premtuese duke përdorur trurin e bletës për të zbuluar biomarkerët e paqëndrueshëm të kancerit të mushkërive

Përsëri, njerëzit nuk duhet të shqetësohen për të parë tufa insektesh në zyrat e mjekëve të tyre. Qëllimi i studiuesve është të zhvillojnë një sensor të mbyllur dhe të lëvizshëm pa një insekt, vetëm komponentët biologjikë të nevojshëm për të ndjerë dhe analizuar komponimet e paqëndrueshme – ndoshta përpara se teknikat e tjera, më invazive të zbulojnë sëmundjen.

“Zbulimi i hershëm është kaq i rëndësishëm dhe ne duhet të përdorim çdo mjet të mundshëm për të arritur atje, pavarësisht nëse është i projektuar ose i ofruar nga miliona vjet përzgjedhje natyrore,” tha Contag. “Nëse jemi të suksesshëm, kanceri do të jetë një sëmundje e shërueshme.”