Onderzoekers hebben onderzoek gedaan naar het gebruik van medisch getrainde honden om kanker op te sporen. Nu zeggen Franse wetenschappers dat mieren het ook kunnen -- alleen sneller en goedkoper.
Zijn mieren de toekomst van kanker detectie?
Door Mary Brophy Marcus
Kankerdiagnose is beangstigend, invasief, tijdrovend en duur. En meer dan 1,6 miljoen mensen krijgen elk jaar de diagnose kanker in de Verenigde Staten. Dat zijn veel biopsies en veel kijken naar cellen onder zeer gevoelige microscopen.
. Maar wat als het opsporen van kanker in die monsters net zo simpel was als een luchtje scheppen?
We weten dat sommige dieren, zoals honden en muizen, zeer gevoelige neuzen hebben die ziektes kunnen opsnuiven. Geïnspireerd door deze studies besloten Franse wetenschappers te onderzoeken of veel kleinere wezens die bekend staan om hun olfactorische bekwaamheid hetzelfde zouden kunnen doen: mieren.
Het gebruik van de reukzin om ziekten op te sporen is geen nieuw idee, zegt Baptiste Piqueret, PhD, een onderzoeker aan de Sorbonne Paris Nord University en hoofdauteur van de studie. Omdat we weten hoe goed mieren kunnen leren en hoe ze olfactorische waarnemingen gebruiken, hebben we getest hoe mieren kunnen leren en ziekten kunnen opsporen.
Hoewel dit nog ver verwijderd is van klinisch gebruik in de praktijk, zou het op een dag kunnen leiden tot een goedkoper, toegankelijker alternatief voor het opsporen van kanker. Hoe zou deze nieuwe diagnostische methode eruit zien?
Pavlovs Mier
Kankercellen maken vluchtige organische stoffen (VOC's) C organische chemicaliën die ruiken en kunnen dienen als biomarkers voor diagnose.
Om de mieren te trainen op VOC's, plaatsten de onderzoekers borstkankercellen en gezonde cellen in een petrischaaltje -- maar de kankercellen bevatten een suikerachtige lekkernij.
We koppelden een beloning aan de geur van kanker, zegt Piqueret.
Het is een techniek die wetenschappers klassieke, of Pavloviaanse, conditionering noemen. Een neutrale stimulus (kankergeur) wordt geassocieerd met een tweede stimulus (voedsel) die een gedrag uitlokt. Na dit een paar keer gedaan te hebben, leert de mier dat de eerste prikkel de tweede voorspelt, en zal hij de geur opzoeken in de hoop voedsel te vinden.
Zodra de training was voltooid, presenteerden de onderzoekers de mier de geleerde geur en een nieuwe C dit keer zonder beloning. De mieren besteedden meer tijd aan het onderzoeken van de geleerde geur dan de nieuwe.
Als je honger hebt en je ruikt de geur van vers brood, ga je naar de dichtstbijzijnde bakkerij, zegt Piqueret. Dit is hetzelfde mechanisme dat de mieren gebruiken, want je hebt geleerd dat de geur van vers brood gelijk staat aan voedsel.
Honden kunnen VOC's detecteren met behulp van dezelfde techniek, maar het duurt maanden en honderden proeven om ze te conditioneren, merken de onderzoekers op. F. fusca mieren leren snel en hebben slechts drie trainingsproeven nodig.
Waarom mieren?
Waarom mieren?
Mieren communiceren voornamelijk via geur, en deze verfijnde taal maakt hen zeer gevoelig voor geuren.
Omdat mieren al goed zijn ingesteld op het detecteren van verschillende chemische stoffen, zijn ze ideaal voor geurherkenning, zegt Corrie Moreau, PhD, een evolutionair bioloog en entomoloog aan de Cornell University.
In hun piepkleine mierenwereld gebruiken de wezentjes chemische stoffen, feromonen genaamd, om informatie naar andere leden van hun nest te zenden.
Er zijn alarmferomonen om een indringer te signaleren, spoorferomonen zodat een mier weet welke kant hij op moet lopen naar een voedselbron, en geuren op kolonie-niveau die aangeven dat een andere mier lid is van dezelfde kolonie, aldus Moreau.
Maar bij nader inzien, zie je geen neus op een mier. Ze "ruiken" met hun antennes.
Deze gespecialiseerde structuren zijn bedekt met zeer gevoelige receptoren om zelfs kleine chemische verschillen te kunnen onderscheiden, aldus Moreau.
Er zijn meer dan 14.000 soorten mieren, en voor zover wetenschappers als Moreau weten, gebruiken ze allemaal chemische communicatie - hoewel sommige beter zijn dan andere in het detecteren van verbindingen, zoals de verbindingen die wetenschappers willen gebruiken om ziektes op te sporen.
Diagnostische mieren: Realistisch of een curiositeit?
Of de nieuwe onderzoeksresultaten kunnen leiden tot een echt hulpmiddel voor het diagnosticeren van kanker is moeilijk te zeggen, zegt Moreau. De studie richtte zich alleen op pure kankercellen in een laboratorium en niet op kankercellen die in een menselijk lichaam groeien.
Anna Wanda Komorowski, MD, een medisch oncoloog-hematoloog bij Northwell Health in New York, vond de studie interessant en was onder de indruk van de manier waarop de onderzoekers de mieren hebben getraind. Maar er zou meer onderzoek nodig zijn om te begrijpen hoe lang de mieren hun training zouden onthouden en hoe lang ze in een lab zouden kunnen worden gehouden om te testen.
Maar een aantrekkelijk aspect van het onderzoek is dat, als het werkt, het een goedkoper alternatief zou kunnen zijn voor normale laboratoriumpraktijken voor het opsporen van kankercellen. Het zou mogelijk ook nuttig kunnen zijn in bepaalde lage-inkomensinstellingen waar laboratoria geen toegang hebben tot de celbeits-technologieën die worden gebruikt om kankercellen op te sporen.
Een ander probleem met de studie, merkt Komorowski op: De cellen waaraan de mieren worden blootgesteld, zijn waarschijnlijk niet dezelfde cellen als die welke in de studie werden gebruikt. Zij stelden de mieren bloot aan levende celculturen. Gewoonlijk verzamelen we materiaal van biopsie en stoppen het in formaldehyde, dat zo'n sterke geur heeft. Dus, het lab protocol voor kanker detectie zou anders moeten zijn. Het zou nogal lastig kunnen zijn.
En hoewel mieren goedkoper zijn dan vlekken, kleurstoffen en formaldehyde, moet je iemand inhuren om de mieren te trainen. Met andere woorden, er is nog steeds een menselijke factor en gerelateerde kosten.
Er is veel meer onderzoek nodig om uit te zoeken wat de kosten zijn, en hoe toepasbaar en reproduceerbaar het is, zegt Komorowski.
En dan is er nog de vraag of de mieren hun kankerdetectiewerk alleen in het lab zouden doen, of dat directe interactie met de patiënt sneller tot een diagnose zou kunnen leiden.
Het menselijk lichaam verspreidt veel andere geuren, dus de vraag is of de mieren in staat zouden zijn om alle andere geuren te negeren en zich alleen op de doelgeur te concentreren, zegt Moreau.
Maar deze resultaten zijn veelbelovend, merkt ze op. Ik denk dat de vraag is of een patiënt bereid zou zijn om getrainde mieren over zijn hele lichaam te laten kruipen op zoek naar potentiële kankercellen.
