زنبورهای عسل می توانند سرطان ریه را "بو کنند"

سیستم های بویایی زنبور عسل آنقدر حساس هستند که دانشمندان ممکن است روزی بتوانند از این حشرات برای تشخیص بوی سرطان استفاده کنند.

زنبورهای عسل در آزمایشگاه می توانند عطرهای ظریف سرطان ریه – و حتی بوی ضعیف بیماری که از نفس بیمار به مشام می رسد – را تشخیص دهند.

دانشمندان با الهام گرفتن از توانایی های بویایی خارق العاده این حشرات، مغز زنبورهای زنده را به الکترودها متصل کردند، بوهای مختلف را زیر آنتن حشرات رد کردند و سپس سیگنال های مغز آنها را ثبت کردند. دباژیت ساها، مهندس اعصاب در دانشگاه ایالتی میشیگان در ایست لنسینگ می گوید: “این بسیار واضح است – مانند شب و روز – اینکه آیا یک زنبور به یک ماده شیمیایی واکنش نشان می دهد یا خیر.”

ساها و همکارانش در تاریخ 4 ژوئن در Biosensors and Bioelectronics گزارش می دهند که بوهای مختلف الگوهای فعالیت مغزی قابل تشخیصی را ایجاد می کنند، نوعی اثر انگشت عصبی برای بو.
او می گوید روزی پزشکان ممکن است بتوانند از زنبور عسل در کلینیک های سرطان به عنوان حسگرهای زنده برای تشخیص زودهنگام بیماری استفاده کنند.

بینی های الکترونیکی یا e-nose و سایر انواع تجهیزات حسگر بوی مکانیکی وجود دارند، اما آنها کاملاً کارآمد نیستند. ساها در مورد بو می گوید: «زیست شناسی این توانایی را دارد که بین مخلوط های بسیار شبیه هم تمایز قائل شود، کاری که هیچ حسگر مهندسی دیگری نمی تواند انجام دهد.»

فلور گوزر، بوم شناس شیمیایی در مؤسسه ملی تحقیقات توسعه پایدار فرانسه در مونپلیه می گوید، بو بخش مهمی از نحوه ارتباط بسیاری از گونه های حشرات است. او می گوید برای آنها، “این یک زبان است.”

این ایده که حواس حیوانات می توانند بوی بیماری را حس کنند، چیز جدیدی نیست. پزشکان در سال 1989 موردی از یک سگ گله اسکاتلندی و یک دوبرمن را گزارش کردند که ملانوم صاحب خود را بو کشیدند. اخیراً، دانشمندان نشان داده‌اند که سگ‌ها می‌توانند با بوییدن عرق افراد، موارد ابتلا به کووید-۱۹ را تشخیص دهند (SN: 1/6/22).

گوزر می گوید بسیاری از حشرات به احتمال زیاد توانایی تشخیص بیماری را دارند. به عنوان مثال، مورچه ها را می توان آموزش داد تا بوی سلول های سرطانی را که در ظرف آزمایشگاهی رشد کرده اند تشخیص دهند. اما او می گوید تا کنون، توانایی های زنبور عسل کاملاً واضح نبوده است.

با اتصال مستقیم به نورون‌های حشرات، دانشمندان می‌توانند از آموزش رفتاری صرف نظر کنند. به عنوان مثال، به جای اینکه هفته ها طول بکشد تا به یک سگ آموزش دهید که وقتی بوی مشکوکی را حس کرد بنشیند، تیم می تواند پاسخ خود را مستقیماً از مغز دریافت کند.

در طول عمل جراحی مغز زنبور عسل، محققان زنبورها را با مهارهای پلاستیکی سه بعدی و مقداری موم نگه می داشتند و سیم هایی را به ناحیه ای که بوها را پردازش می کند وصل می کردند. دستگاهی مانند فروشنده ای که در غرفه عطر، عطر را روی مشتریان اسپری می کند، پف هایی از هوا را به آنتن حشرات می فرستاد.

قبل از اینکه دانشمندان توانایی زنبور عسل در تشخیص بوهای مختلف بسیار ریز را آزمایش کنند، حشرات را با استفاده از مهارهای پلاستیکی چاپ سه بعدی و موم دندانپزشکی (آبی) نگه می داشتند.

هر پک می توانست مخلوطی از بوهای مختلف را در خود جای دهد، مانند بوهایی که افراد سالم از خود بیرون می دهند. مخلوط دیگری بوی تنفس بیماران مبتلا به سرطان ریه را تقلید می کرد که حاوی بوهای متمایزی است که بینی انسان به هیچ وجه قادر به تشخیص آن نیست. محققان با استفاده از سیگنال های الکتریکی خوانده شده از مغز زنبورها، می توانستند حداقل در 93 درصد موارد بین دو نوع تنفس مصنوعی تمایز قائل شوند.

در یک آزمایش جداگانه، تیم ساها هوای باقیمانده روی سلول های ریه که در آزمایشگاه رشد کرده بودند را جمع آوری کرد. زنبورها می توانستند با موفقیت بین نمونه های هوای گرفته شده نزدیک سلول های سالم و نمونه های جمع آوری شده نزدیک سلول های دو نوع سرطان تمایز قائل شوند: سرطان ریه سلول کوچک و سرطان ریه غیرسلول کوچک.

تحقیقات در حال انجام در آزمایشگاه ساها همچنین نشان داده است که قدرت بویایی زنبورها به سایر بوهای ریز مانند موادی که توسط مواد پرفلوئورآلکیل و پلی فلوئورآلکیل، که به طور کلی به عنوان PFAS یا مواد شیمیایی دائمی شناخته می شوند، ساطع می شود، گسترش می یابد. او می گوید: “این واقعاً مرا شگفت زده کرد. تشخیص PFAS در محیط زیست بسیار بسیار دشوار است.”

گروه ساها امیدوارند از حسگر بویایی زنبورعسل خود برای آزمایش تنفس بیماران واقعی سرطان استفاده کنند. او می‌گوید بزرگترین ضعف این دستگاه این است که فقط چند ساعت دوام می‌آورد زیرا سلامت مغز زنبورها کاهش می‌یابد و پاسخ‌ها بی‌ثبات می‌شوند. اما این دستگاه به سرعت کار می کند و نتایج را به صورت real-time ارائه می دهد. ساها می‌گوید، تیم او از نظر تئوری می‌توانند تنها با یک مغز زنبور عسل، بیش از ۱۰۰ نمونه را بررسی کنند.

همچنین بخوانید:

مترجم: محمد صادق محمودی لرد

منبع

از این مطلب چقدر راضی بودید؟

روی ستاره کلیک کنید تا نظرتون ثبت بشه