Las langostas pueden oler el cáncer, y ofrecen una nueva forma de salvar vidas

Estos insectos no solo diferencian entre células cancerosas y sanas, sino que también pueden distinguir entre diferentes líneas de células malignas.

La investigación de la Universidad del Estado de Michigan muestra que los insectos pueden diferenciar entre células cancerosas y células sanas, lo que podría ayudar a detectar la enfermedad antes.

Han demostrado que las langostas no solo pueden “olfatear” la diferencia entre las células cancerosas y las células sanas, sino que también pueden distinguir entre diferentes líneas de células cancerosas.

Sin embargo, los pacientes no deben preocuparse por las langostas que invadan los consultorios de sus médicos.

Más bien, los investigadores dicen que este trabajo podría proporcionar la base para dispositivos que usan neuronas sensoriales de insectos para permitir la detección temprana de cáncer usando solo la respiración del paciente.

Aunque tales dispositivos no están en el horizonte inmediato, no son tan descabellados como podrían parecer, dijeron los autores de la nueva investigación.

Parte de eso se debe a que las personas se han acostumbrado a la tecnología que aumenta o supera nuestros sentidos naturales.

Por ejemplo, los telescopios y microscopios revelan mundos que de otro modo serían invisibles.

El éxito de los dispositivos de ingeniería puede hacer que sea fácil pasar por alto el rendimiento de nuestras herramientas naturales, especialmente el órgano de los sentidos justo frente a nuestros ojos.

“Las narices siguen siendo lo último en tecnología”, dijo Debajit Saha, profesor asistente de ingeniería biomédica en MSU.

“Realmente no hay nada como ellos cuando se trata de detección de gases“.

Es por eso que confiamos en los perros y sus superolfateadores para detectar olores reveladores de drogas, explosivos y, más recientemente, condiciones de salud que incluyen niveles bajos de azúcar en la sangre e incluso COVID-19.

Los científicos están trabajando en una tecnología que puede imitar el sentido del olfato, pero nada de lo que han diseñado puede competir con la velocidad, la sensibilidad y la especificidad del olfato biológico antiguo.

“La gente ha estado trabajando en ‘narices electrónicas’ durante más de 15 años, pero todavía no están cerca de lograr lo que la biología puede hacer sin problemas“, dijo Saha, quien también trabaja en el Instituto de Ciencias e Ingeniería Cuantitativas de la Salud.

Esta falta de dispositivos de detección de gases crea una oportunidad cuando se trata de la detección temprana de enfermedades, especialmente aquellas como el cáncer, para las cuales la intervención temprana puede salvar vidas.

Cuando el cáncer se detecta en su primera etapa, los pacientes tienen entre un 80 % y un 90 % de posibilidades de supervivencia.

Pero si no se detecta hasta la etapa 4, esos números se desploman entre un 10 % y un 20 %.

Las células cancerosas funcionan de manera diferente a las células sanas y crean diferentes compuestos químicos a medida que funcionan y crecen.

Si estos químicos llegan a los pulmones o las vías respiratorias de un paciente, los compuestos podrían detectarse en el aliento exhalado.

“Teóricamente, podría respirar a través de un dispositivo, y podría detectar y diferenciar múltiples tipos de cáncer e incluso en qué etapa se encuentra la enfermedad.

Sin embargo, dicho dispositivo aún no está cerca de ser utilizado en un entorno clínico“, dijo Saha.

Entonces Saha y su equipo están desarrollando un nuevo enfoque.

En lugar de intentar diseñar algo que funcione como la biología, pensaron:

¿Por qué no comenzar con las soluciones que la biología ya ha construido después de eones de evolución y diseñar a partir de ahí?

El equipo esencialmente está “hackeando” el cerebro del insecto para usarlo en el diagnóstico de enfermedades, dijo Saha.

“Esta es una nueva frontera que está casi inexplorada”, dijo.

Saha y su equipo eligieron trabajar con langostas como su componente biológico por varias razones.

Las langostas han servido a la comunidad científica como organismos modelo, como las moscas de la fruta, durante décadas.

Los investigadores han desarrollado una comprensión significativa de sus sensores olfativos y los circuitos neuronales correspondientes.

Y, en comparación con las moscas de la fruta, las langostas son más grandes y resistentes.

Esta combinación de características permite a los investigadores de la MSU colocar electrodos en los cerebros de las langostas con relativa facilidad.

Luego, los científicos registraron las respuestas de los insectos a las muestras de gas producidas por células sanas y células cancerosas, y luego usaron esas señales para crear perfiles químicos de las diferentes células.

Esta no es la primera vez que el equipo de Saha trabaja en algo como esto.

En 2020, mientras estaba en la Universidad de Washington en St. Louis, dirigió una investigación que detectó explosivos con langostas, trabajo que se tuvo en cuenta en un comité de búsqueda de MSU que reclutó a Saha, dijo Christopher Contag, director de IQ.

“Le dije: ‘Cuando vengas aquí, te detectaremos el cáncer. Estoy seguro de que sus langostas pueden hacerlo’”, dijo Contag, la cátedra inaugural de James y Kathleen Cornelius, quien también es profesora en el Departamento de Ingeniería Biomédica y en el Departamento de Microbiología y Genética Molecular.

Uno de los enfoques de investigación de Contag había sido comprender por qué las células de los cánceres de boca tenían apariencias distintas bajo los microscopios y las herramientas ópticas de su equipo.

Su laboratorio encontró diferentes metabolitos en diferentes líneas celulares, lo que ayudó a explicar las diferencias ópticas.

Resultó que algunos de esos metabolitos eran volátiles, lo que significa que podían volar y olfatear.

“Las células se veían metabólicamente muy diferentes y se veían diferentes ópticamente”, dijo Contag.

“Pensamos que tenía mucho sentido verlos desde una perspectiva volátil”.

Los sensores de langostas de Saha proporcionaron la plataforma perfecta para probar eso.

Los dos grupos colaboraron para investigar qué tan bien las langostas podían diferenciar las células sanas de las células cancerosas utilizando tres líneas celulares de cáncer oral diferentes.

“Esperábamos que las células cancerosas se vieran diferentes a las células normales”, dijo Contag.

“Pero cuando los insectos pudieron distinguir tres cánceres diferentes entre sí, fue asombroso”.

Aunque los resultados del equipo se centraron en los cánceres de boca, los investigadores creen que su sistema funcionaría con cualquier cáncer que introduzca metabolitos volátiles en el aliento, que es probablemente la mayoría de los tipos de cáncer.

El equipo está iniciando una colaboración con Steven Chang, director del programa de cáncer de cabeza y cuello de Henry Ford, para probar su sistema de detección con aliento humano.

Los investigadores también están interesados ​​en traer el poder de detección química de las abejas al redil.

El equipo de MSU ya tiene resultados prometedores utilizando cerebros de abejas para detectar biomarcadores volátiles de cáncer de pulmón.

Una vez más, las personas no deben preocuparse por ver enjambres de insectos en los consultorios de sus médicos.

El objetivo de los investigadores es desarrollar un sensor cerrado y portátil sin un insecto, solo los componentes biológicos necesarios para detectar y analizar compuestos volátiles, posiblemente antes de que otras técnicas más invasivas puedan revelar la enfermedad.

“La detección temprana es muy importante, y deberíamos usar todas las herramientas posibles para llegar allí, ya sea que esté diseñada o nos la haya proporcionado millones de años de selección natural”, dijo Contag.

“Si tenemos éxito, el cáncer será una enfermedad tratable”.

Fuente: MSU Today