蚂蚁没有鼻子,但这并不能阻止它们嗅出癌症。由于触角上有大量的嗅觉受体,这些昆虫拥有惊人的嗅觉——它们可以用它来检测肿瘤。
癌性肿瘤会释放出独特的化学物质版本,称为挥发性有机化合物,这些化合物通常会出现在汗液、尿液和呼吸蒸汽等体液中。一项发表在《英国皇家学会学报B辑》上的新研究表明,蚂蚁可以嗅出尿液中的这些化合物。研究作者表示,有一天,这些昆虫可以被用作一种更廉价、无创的癌症检测方法。
“这是一个令人兴奋的方向,”生物医学工程师德巴吉特·萨哈说,他在密歇根州立大学用能检测癌症的蝗虫做实验,但没有参与这项新研究。他补充说,利用昆虫生物学是“一种用于疾病检测的全新且非常强大的方法”。
关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
索邦巴黎北大学的动物行为学家和该研究的主要作者巴蒂斯特·皮克雷特早就知道蚂蚁可以检测到癌细胞散发出的挥发性有机化合物。他此前发现,他可以训练褐蚁区分在培养物中生长的癌细胞和健康细胞。现在,他通过使用实际的肿瘤将研究向前推进了一步。
皮克雷特和他的团队首先将人类乳腺癌肿瘤移植到小鼠体内并让它们生长——这种技术称为异种移植。然后,他们收集了患有肿瘤的小鼠和健康小鼠的尿液。通过在来自患癌动物的尿液前放置一滴糖水,研究人员训练蚂蚁将肿瘤的气味与奖励联系起来。当研究小组移走糖水时,这些昆虫在患癌小鼠的尿液周围停留的时间比健康小鼠的尿液长约 20%,因为它们在寻找甜食。
蚂蚁仅用三个训练回合,总共约 10 分钟,就锁定了气味关联。这比训练能嗅出癌症的狗要快得多,例如,训练狗可能需要大约六个月的时间。“这是我们没有预料到的,这么快就看到了效果,”皮克雷特说。
在全球范围内,癌症约占六分之一的死亡人数,使其成为主要的死亡原因。早期检测是成功治疗的关键因素,但目前的筛查方法可能具有侵入性,或者由于费用昂贵而难以获得。尽管蚂蚁驱动的早期检测工具的前景令人兴奋,但皮克雷特强调,这项研究只是一种概念验证:该研究离任何形式的临床应用还很遥远。与高度受控的实验室环境和以小鼠为受试者相比,现实生活中的患者将引入许多变量——包括年龄、性别和饮食——这些变量可能会影响结果。而且,新研究中检测到的肿瘤对于小鼠来说比例很大。接下来,研究人员将调查肿瘤在多小的情况下会无法检测到,他们还将通过使用来自患有特定癌症的人的尿液来扩大研究规模。
皮克雷特说,同时,无需担心有一天蚂蚁会为了科学研究爬满你全身:如果这些昆虫将来被用作癌症嗅探器,患者将提供尿液样本,供蚂蚁在单独的实验室中分析。