ארבה יכול "להרחרח" סרטן אנושי: מחקר במדינת מישיגן מראה כי חרקים יכולים להבדיל בין תאים סרטניים לתאים בריאים, מה שעשוי לסייע בגילוי המחלה מוקדם יותר

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
X-ray_Promo1


חוקרים מאוניברסיטת מישיגן סטייט הראו כי ארבה לא רק יכול "להריח" את ההבדל בין תאים סרטניים לתאים בריאים, אלא הם יכולים גם להבחין בין שורות תאים סרטניים שונות.

עם זאת, החולים אינם צריכים לדאוג שארבה שורץ את משרדי הרופאים שלהם. במקום זאת, החוקרים אומרים שעבודה זו יכולה לספק את הבסיס למכשירים המשתמשים בתאי עצב תחושתיים של חרקים כדי לאפשר זיהוי מוקדם של סרטן באמצעות נשימה של מטופל בלבד.

למרות שמכשירים כאלה אינם באופק המיידי, הם אינם מופרכים כפי שהם עשויים להישמע, אמרו מחברי המחקר החדש ששיתפו ב-25 במאי באתר BioRxiv. (BioRxiv, מבוטא "ביו ארכיון", הוא שרת טרום-הדפסה המארח מאמרי מחקר לפני שהם עברו ביקורת עמיתים.)

חלק מזה נובע מכך שאנשים התרגלו לטכנולוגיה שמגדילה או עולה על החושים הטבעיים שלנו. לדוגמה, טלסקופים ומיקרוסקופים חושפים עולמות בלתי נראים אחרת. ההצלחה של מכשירים מהונדסים יכולה להקל על התעלמות מהביצועים של הכלים הטבעיים שלנו, במיוחד איבר החישה ממש מול העיניים שלנו.

"אףים הם עדיין עדכניים", אמר דבג'יט סאהה, עוזר פרופסור להנדסה ביו-רפואית ב-MSU. "אין ממש כמוהם כשזה מגיע לחישת גזים".

זו הסיבה שאנו סומכים על כלבים ומרחרחי-העל שלהם שיזהו ריחות מובהקים של סמים, חומרי נפץ, ולאחרונה גם מצבים בריאותיים, כולל סוכר נמוך בדם ואפילו COVID-19.

מדענים עובדים על טכנולוגיה שיכולה לחקות את חוש הריח, אבל שום דבר שהם הנדסו עדיין לא יכול להתחרות עם המהירות, הרגישות והספציפיות של ריח ביולוגי מיושן.

"אנשים עובדים על 'אפים אלקטרוניים' כבר יותר מ-15 שנה, אבל הם עדיין לא קרובים להשיג את מה שביולוגיה יכולה לעשות בצורה חלקה", אמר סהא, שעובד גם במכון למדע והנדסת בריאות כמותית, או IQ .

המחסור הזה במכשירי חישת גזים יוצר הזדמנות בכל הנוגע לגילוי מוקדם של מחלות, במיוחד כאלו כמו סרטן, שעבורן התערבות מוקדמת יכולה להציל חיים. כאשר הסרטן נתפס בשלב הראשון שלו, לחולים יש סיכוי של 80% עד 90% לשרוד. אבל אם זה לא נתפס עד שלב 4, המספרים האלה צונחים ל-10% עד 20%.

תאים סרטניים פועלים אחרת מאשר תאים בריאים, והם יוצרים תרכובות כימיות שונות בזמן שהם פועלים וגדלים. אם הכימיקלים הללו מגיעים לריאות או לדרכי הנשימה של המטופל, ניתן יהיה לזהות את התרכובות בנשימה בנשיפה.

"תיאורטית, אתה יכול לנשום לתוך מכשיר, והוא יוכל לזהות ולהבדיל בין סוגי סרטן מרובים ואפילו באיזה שלב נמצאת המחלה. עם זאת, מכשיר כזה עדיין לא קרוב לשימוש בסביבה קלינית". אמר סהא.

אז סהא והצוות שלו מפתחים גישה חדשה. במקום לנסות להנדס משהו שעובד כמו ביולוגיה, הם חשבו: למה שלא תתחיל עם הפתרונות שהביולוגיה כבר בנתה אחרי עידנים של אבולוציה, ותהנדס משם? הצוות בעצם "פורץ" את מוח החרקים כדי להשתמש בו לאבחון מחלות, אמר סהא.

"זהו גבול חדש שכמעט לא נחקר", אמר.

סהא והצוות שלו בחרו לעבוד עם ארבה כמרכיב הביולוגי שלהם מכמה סיבות. הארבה שימש את הקהילה המדעית כמודל של אורגניזמים, כמו זבובי פירות, במשך עשרות שנים. חוקרים בנו הבנה משמעותית של חיישני הריח והמעגלים העצביים המתאימים. ובהשוואה לזבובי פירות, הארבה גדול ומחוספס יותר.

שילוב זה של תכונות מאפשר לחוקרי MSU בקלות יחסית לחבר אלקטרודות למוחות הארבה. לאחר מכן תיעדו המדענים את תגובות החרקים לדגימות גזים שנוצרו על ידי תאים בריאים ותאי סרטן, ולאחר מכן השתמשו באותות אלה כדי ליצור פרופילים כימיים של התאים השונים.

זו לא הפעם הראשונה שהצוות של סהא עובד על משהו כזה. בשנת 2020, בהיותו באוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס, הוא הוביל מחקר שזיהה חומרי נפץ עם ארבה, עבודה שהביאה בחשבון ועדת חיפוש של MSU שגייסה את סאהה, אמר כריסטופר קונטג, מנהל IQ.

"אמרתי לו, 'כשתבוא לכאן, נזהה סרטן. אני בטוח שהארבה שלך יכול לעשות את זה'", אמרו קונטג, יו"ר ראש הממשלה ג'יימס וקתלין קורנליוס, שהיא גם פרופסור במחלקה לביו-רפואה. הנדסה ובמחלקה למיקרוביולוגיה וגנטיקה מולקולרית.

אחד ממוקדי המחקר של Contag היה ההבנה מדוע לתאים מסרטן הפה יש מראה ברור תחת המיקרוסקופים והכלים האופטיים של הצוות שלו. המעבדה שלו מצאה מטבוליטים שונים בשורות תאים שונות, שעזרו להסביר את ההבדלים האופטיים. התברר שחלק מאותם מטבוליטים היו נדיפים, כלומר הם עלולים להיות נישאים באוויר ולהרחרח החוצה.

"התאים נראו שונה מאוד מבחינה מטבולית, והם נראו אחרת מבחינה אופטית", אמר קונטג. "חשבנו שזה הגיוני מאוד להסתכל עליהם מנקודת מבט של נדיפים".

חיישני הארבה של Saha סיפקו את הפלטפורמה המושלמת לבדוק זאת. שתי הקבוצות הספרטניות שיתפו פעולה כדי לחקור עד כמה הארבה יכול להבדיל בין תאים בריאים מתאי סרטן באמצעות שלושה קווים שונים של סרטן הפה.

"ציפינו שהתאים הסרטניים ייראו שונה מהתאים הרגילים", אמר קונטג. "אבל כשהחרקים יכלו להבחין בין שלושה סוגי סרטן שונים זה היה מדהים".

למרות שתוצאות הצוות התמקדו בסרטן הפה, החוקרים מאמינים שהמערכת שלהם תעבוד עם כל סרטן שמכניס מטבוליטים נדיפים לנשימה, שהוא ככל הנראה רוב סוגי הסרטן. הצוות מתחיל בשיתוף פעולה עם סטיבן צ'אנג, מנהל תוכנית סרטן הראש והצוואר של הנרי פורד, כדי לבדוק את מערכת הזיהוי שלו בנשימה אנושית.

החוקרים מעוניינים גם להביא את כוח החישה הכימי של דבורי הדבש אל הקיפול. לצוות MSU כבר יש תוצאות מבטיחות באמצעות מוחות של דבורת דבש כדי לזהות סמנים ביולוגיים נדיפים לסרטן ריאות

שוב, אנשים לא צריכים לדאוג לראות נחילי חרקים במשרדי הרופאים שלהם. מטרת החוקרים היא לפתח חיישן סגור ונייד ללא חרק, רק את הרכיבים הביולוגיים הדרושים כדי לחוש ולנתח תרכובות נדיפות – אולי לפני שטכניקות אחרות ופולשניות יותר יוכלו לחשוף את המחלה.

"גילוי מוקדם הוא כל כך חשוב, ועלינו להשתמש בכל כלי אפשרי כדי להגיע לשם, בין אם הוא מהונדס או מסופק לנו על ידי מיליוני שנים של ברירה טבעית", אמר קונטג. "אם נצליח, סרטן יהיה מחלה שניתן לטפל בה".

תורמים אחרים של MSU לפרויקט כוללים את עמית המחקר Ehsanul Hoque Apu (שכיום הוא עמית מחקר ב-Michigan Medicine); הדוקטורנטים מיכאל פרנס ואלכסנדר פרנום; עוזר מחקר לתואר ראשון Noël Lefevre; ואליסה קוקס, מנהלת המעבדה של המעבדה הביו-הנדסה של מערכות חוש הריח, או BOSS, של Saha.



קישור לכתבת המקור – 2022-08-05 22:44:05

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר