
训练过的狗狗能闻出癌症样本的气味。

科学家用线虫打造的芯片,可检测癌症。
齐鲁晚报记者 于梅君
中医讲究“望闻问切”,其中“闻”便是指通过听声音和嗅气味来诊断疾病。
其实,狗狗、蚂蚁等也具有嗅气味辨病的能力。研究人员发现,“狗鼻子”在检测癌症方面有积极作用,蚂蚁也有能力检测到人类癌细胞,现在,这个拥有超级嗅觉物种的名单上,还要加上线虫。
能嗅出癌症?厉害了我的狗狗!
谁都知道狗的嗅觉天下无双,但狗狗可以帮医生“闻出”癌症,听起来似乎不可思议,其实这项研究已取得不小进展。如今,“癌症嗅探犬项目”已得到英国国民保健制度批准,进入试验阶段,以便进一步验证狗狗的这一神奇能力。
此前研究显示,嗅探犬检测前列腺癌的准确率达到93%,其检测依据是,肿瘤中的可挥发分子会从癌变细胞中进入尿液,具有特殊气味。
其他国家的嗅探犬检测癌症研究也取得积极进展。意大利的一项研究显示,嗅探犬对677份尿液样本的检测准确率达到98%。美国科学家发现,比格犬能够嗅出血液中的肿瘤细胞,准确率高达97%。
其实,嗅探犬通过气味发现恶性肿瘤的研究,已经进行了20多年。研究人员发现,狗狗可以闻出的癌症包括肺癌、乳腺癌、膀胱癌、卵巢癌、前列腺癌、结直肠癌等。除了能嗅出尿液中的恶性肿瘤气味外,狗狗还能闻出癌症患者呼吸里的特殊气味。
通常,嗅探犬要经过6个月训练,才能成为可靠的“癌症检测能手”。
未经训练的狗狗能否检测癌症,眼下尚未有相关研究。不过,按照“医学嗅探犬”机构创始人之一克莱尔·格斯特的说法,她未经训练的宠物犬黛西帮她检测出了乳腺癌。2009年,格斯特发现黛西总是莫名其妙地拱自己胸部的某个疼痛区,后来她接受乳腺癌筛查,发现两个肿瘤。
其实,用狗鼻子来“闻”癌症并非突发奇想。早在1989年,英国著名的医学刊物《柳叶刀》就曾载文,一位英国妇女养了头柯利牧羊犬,一段时间以来,狗的行为很反常,不停地用鼻子嗅主人大腿上的一颗黑痣,甚至想把它咬下来。这位妇女感到很奇怪,就去做检查,一查之下才惊讶地发现,这颗黑痣竟然是一个恶性皮肤瘤。“当时那个瘤还处于早期阶段,是那条狗救了主人一命。”伦敦国王学院医院皮肤学部的外科医生说。
狗的嗅觉的确非常强大,对气味的敏感度是人类嗅觉的一万倍之多。狗有3亿个嗅觉细胞,而人类的嗅觉细胞仅有其1/60。狗的大脑里,嗅球占了八分之一空间,高出人类40倍。所以,就算把人类所能辨别的气味浓度降低1亿倍,也逃不过狗鼻子。
嗅探犬检测能否替代传统的前列腺癌筛查?眼下得出结论为时尚早。不过,研究人员认为,至少这种检测可以作为“第二道防线”,在病患经过第一道前列腺特异抗原检测之后,嗅探犬检测可以提升癌症筛查的准确性。
而且,这个发现让我们知道,肿瘤患者的体液气味与健康人不同,癌症是会散发出可嗅分子,未来,人类或许可以开发出“电子鼻”,来检测癌细胞散发出来的气味。
筛查癌细胞,来蚂蚁“诊所”试试?
狗狗虽然可以闻到癌症的气味,然而,训练“狗医生”是一个漫长而昂贵的过程。因此,研究人员决定尝试使用不同的动物来检测癌症的气味。结果发现,蚂蚁能以惊人的准确度嗅出癌细胞。
大家知道,蚂蚁主要使用嗅觉完成日常任务,它拥有数量惊人的嗅觉接收器。此外,蚂蚁还能和同伴交流,告诉大家哪里有好吃的。
法国国家科学研究中心的研究者挑选了一种名为“丝光褐林蚁”的蚂蚁,这种丛林蚂蚁学东西很快。为了训练蚂蚁,研究者使用了一种称为联想学习的训练方法,其中气味(癌细胞气味)与奖励有关,比如糖溶液。
在含有癌细胞和糖溶液的训练中,多次展示气味和奖赏后,蚂蚁会联想到气味是奖赏的信号。丝光褐林蚁只花了30分钟时间,就学会了如何嗅出癌症样本,之后,即使没有“加糖”的癌细胞样本,它们也能以99%以上的准确率进行识别。经过进一步训练,它们甚至能够检测癌细胞散发的挥发性有机化合物的差别。
至此,研究者得出三个结论:一、蚂蚁可以迅速将癌细胞的气味和奖励机制联系起来;二、蚂蚁能区分癌细胞和健康细胞;三、这种区别依赖于癌细胞特有的挥发性有机化合物。 研究人员在论文中说:“我们的发现表明,使用蚂蚁作为活体工具来检测人类癌症的生物标志物是可行、快速的,而且比使用其他动物要省力。”
按照计划,下一步,研究人员将会进行临床试验,让蚂蚁闻患有癌症的老鼠的尿液。不过,人体不是由单一细胞类型组成的,不同的癌细胞也有不同的气味。将蚂蚁用于实际检测还任重道远。
芯片上的蠕虫,帮医生无创诊断肺癌
狗狗和蚂蚁拥有令人难以置信的嗅觉,事实上,线虫的嗅觉也很牛。这些长度仅约1毫米的小虫子,会被癌细胞产生的气味所吸引,这启发科学家创造出一种独特的肺癌检测设备:一个装满这些小东西的芯片。在实验室中,一种更简单的生物——秀丽隐杆线虫,可通过追踪气味轨迹向癌细胞蠕动。
近日在美国化学学会春季会议上,韩国明知大学研究人员报告了一种使用蠕虫检测肺癌细胞的装置。韩国明知大学的纳里·张说,使用人类的尿液或唾液样本,这种“芯片上的蠕虫”,有朝一日可帮助医生在早期无创诊断癌症。
癌细胞在许多方面与非癌细胞具有不同的生物化学特性。一种名为2-乙基-1-己醇的化合物,能散发出花香,这似乎是吸引线虫的原因。张在一份声明中说:“我们猜测,这种气味与它们最喜欢食物发出的气味相似。”
张的团队研制了一个检测盒,其中包括一个小芯片,芯片的一个中央室内有一些长1毫米的线虫,这个中央室与两端的两个凹槽相连。芯片放置在一个琼脂板上,含有癌细胞和不含癌细胞的液体分别滴在两个凹槽旁边。检测中,一小时内向癌细胞液体移动的线虫更多。
测试结果表明,这个含有线虫的装置,检测癌细胞的准确率约为70%。张说,这个准确率还不够高,不足以用作医学检测方法,但如果训练线虫对癌细胞释放的“花香”作出反应,精确度很可能提高。
这个想法并不像听上去那么奇怪,因为线虫对气味等环境线索的记忆力好得惊人。
其实,日本研究人员此前就发现,秀丽隐杆线虫可以通过人类的尿液样本发现癌症。
研究人员把线虫放在癌症患者和健康人的尿液样本旁。结果,这些线虫均被吸引至癌症患者的尿液样本旁。试验中,线虫成功辨认出了研究人员摆放出的所有9种癌症样本——胃癌、直肠癌、结肠癌、食道癌、胰腺癌、胆管癌、前列腺癌、乳腺癌以及肺癌。在接受测试的242人中,检测到24人患有癌症,正确率达到96%以上。
目前,该团队正在研究不同类型的癌症是否会产生不同的气味,以及这些气味是否会对线虫产生吸引力。他们正在与两家科技公司合作,把这一发现应用于诊断测试,从而在癌症早期阶段发挥作用。
当然,无论是用狗狗、蚂蚁还是用芯片蠕虫检测癌症,目前的研究都还只在初步阶段,距离能实际应用还有很长的路要走。我们希望如此低成本又高效的方法能早日实现,解救更多被癌症攻击的生命。