大千世界、奥秘无穷,动物也可以通过气味辨别人类是否得癌症。众所周知,经过驯化的狗可以帮助人类寻找炸弹、*品、失踪人员,不仅如此,苍蝇、线虫和蜜蜂甚至可以帮助人类诊断疾病,它们通过气味来辨别癌变细胞和正常细胞,从而帮助人类诊断疾病。
狗能嗅出万亿分之一浓度的东西——这相当于将一滴水滴入20个奥林匹克游泳池大小的池塘里的浓度。人类很好地利用了狗的这种能力,经过训练的狗可以嗅出爆炸物和*品,追踪失踪的人,甚至可以引导松露猎人找到松露。它们还可以在症状明显显现出来之前检测出癌症、疟疾、帕金森病和新冠感染等疾病。例如,年发表的一项研究表明,经过训练的狗在97%的情况下能够识别出来自肺癌患者的血液样本。德国的一组研究人员最近训练狗从未感染的唾液样本中挑出被SARS-COV-2感染的唾液样本,成功率为94%。
然而,训练狗需要时间,也必须支付驯犬员报酬,动物们自己也会感到疲倦和无聊。在过去的癌症检测研究中,只有不到一半的受训犬达到了标准。因此,在疾病得到控制之前,对于如何快速检测出疾病这个问题,狗并不是一个实用的答案。
然而果蝇、被称为秀丽隐杆线虫的微小线虫(无脊椎线虫纲动物,不属于昆虫)、蜜蜂都有可能是(一个实用的答案)。与狗不同,这些生物很廉价,而且可消耗——并且它们的感官也非常灵敏。结合能够配合它们天赋的技术,这些生物可以提供经济、简单和非侵入性的癌症检测方法,还可以为新冠的实验室检测提供一种替代方法,这可能会受到预算有限的国家的欢迎。
目前,只有四种癌症——乳腺癌、子宫颈癌、结肠癌和直肠癌,有时还有前列腺癌——可以进行常规筛查,而且这还只是在那些负担得起的地方进行。它们加起来只占世界癌症死亡人数的四分之一。对于许多未进行筛查的肿瘤来说,如胰腺癌、胃癌和食道癌,早期检测是至关重要的。而动物诊断可以扩大现有筛查测试的范围。
果蝇
德国康斯坦茨大学的GiovanniGalizia是果蝇方面研究的首席研究人员。果蝇用它们的触须来闻东西,Galizia博士对果蝇进行了基因改造,当它们发现气味分子时,由此产生的大脑活动在显微镜下会产生荧光。
果蝇闻到的具体气味决定大脑活动模型,在机器学习的帮助下,Galizia博士可以识别健康细胞和癌变细胞发出的气味所产生的模型。实际上,他现在甚至可以区分不同类型的乳腺癌细胞。
在他的实验中,Galizia博士使用的是在培养皿中生长的癌细胞。从人身上收集这样的细胞需要活组织检查,只有在怀疑出了问题的情况下才会从人体取癌细胞——而不是要挫败筛选测试。因此,Galizia博士的目标是检测尿液中而不是细胞中的癌症。他也希望不用果蝇,因为用显微镜观察果蝇的大脑不方便。相反,他希望找到化学受体蛋白的组合,这种受体蛋白可以区分癌症患者和非癌症患者的尿液。这些蛋白质可以整合到硅芯片上的传感器中。如果Galizia博士能让这种方法对乳腺癌有效,那么它也可能对其他癌症有效。
线虫
相比之下,线虫的检测依赖于整个有机体——尽管检测本身是自动化的。年,当时在日本九州大学担任研究员的HirotsuTakaaki测试了秀丽隐杆线虫能否区分癌症患者和非癌症患者的尿液。他发现线虫倾向于爬向癌症患者的尿液,而避开健康人的尿液。第二年,Hirotsu博士成立了一家公司来实现这一过程的自动化。
HirotsuBioScience在日本5年内成立了三个测试中心。在每个测试中心,机器人会将尿液滴在培养皿的边缘,然后在培养皿的中间放上一簇线虫。每个病人的尿样会重复几十次这个过程。如果大多数的线虫爬向尿液,那么病人很可能患有15种癌症中的一种——尽管Hirotsu博士还不能确定是哪一种。该公司希望通过基因工程调整线虫的感官来改变这种情况。该公司研发主管埃里克·迪·卢齐奥表示,该公司计划在明年提供一种针对胰腺癌的专门测试。目前需要元人民币检测一个样品。
蜜蜂
同时,用蜜蜂检测新冠病*涉及到一种可以追溯到伊万·巴甫洛夫和他的狗的方法。给这种昆虫提供糖水和感染了新冠病*的唾液样本,但没有提供未感染新冠的唾液样本,蜜蜂因此学会了在嗅到新冠病*时伸长它们的喙。
开发了这种方法的荷兰公司InsectSense的老板艾瑞亚·萨米米设想让当地的养蜂人为该公司的训练机器提供大批蜜蜂,一个养蜂人每天就可以训练多只蜜蜂。萨米米表示,津巴布韦和印度的潜在合作伙伴已表达了兴趣。有趣的是,荷兰和丹麦的研究人员都在急切的研究蜜蜂是否也能检测癌症。
这些想法中哪种方法会有效果,还有待观察。医疗监管人员将不得不相信,乍一看可能有些古怪的想法实际上可能是明智的。但自希波克拉底时代起,医生们就被鼓励使用鼻子来辅助诊断。从无脊椎动物中获取一点嗅觉帮助也许不是坏事。
文章配图引用:
1.果蝇