Znanost o njuhanju: zakaj so psi veliki detektorji bolezni


Novembra 2016, skupina znanstvenikov s Svetovalnega sveta za raziskave v Gambiji obiskala osnovne šole, ki so bile oborožene z več sto najlonskimi nogavicami v bež barvi. Razkrili so jih otrokom, starim od petih do 14 let, so jih raziskovalci naročili, da čez noč prenesejo nogavice, le da jih umivajo, če so umivali noge za molitev. Naslednji dan so se vrnili, da so zbirali umazano perilo, razvrstili in poslali v pošto britanski dobrodelni ustanovi, ki bi v naslednjih štirih mesecih porabila material za usposabljanje psov, da bi prepoznal neprijeten vonj po človeškem nosu: molekularni podpis malarije.

Psi imajo občutek za vonj, ki je veliko bolj občutljiv kot celo najbolj napreden umetniški instrument. Kako močna je šnanca? Dovolj močan, da zazna snovi v koncentracijah enega dela na bilijone – eno kapljico tekočine v 20 olimpijskih bazenih. Psi lahko s treningom njuhajo bombe in droge, zasledujejo osumljence in najdejo trupla. In vse več, jih eksperimentalno uporabljajo za odkrivanje raka bolezni človeka, diabetesa, tuberkuloze in zdaj, malarije – samega.

V ponedeljek so raziskovalci predstavili te najnovejše rezultate na letnem srečanju Ameriškega združenja za tropsko medicino in higieno v New Orleansu. Pri dvojno slepih laboratorijskih preiskavah sta dokazala, da sta lahko dva kanine pravilno izbrala vonj otrok, okuženih z paraziti z malarijo, 70 odstotkov časa. Čeprav so se vsi šolski otroci zdeli zdravi, so preiskave krvi na mestu, odkrili, da je 30 otrok dejansko nosilo bolezen. To delo je le dokaz koncepta, vendar upanje je, da bi lahko enodnevni biodetski psi na letališčih, vstopnih pristaniščih ali drugih mejnih prehodih uporabili za preprečevanje asimptomatskih nosilcev parazita, ki povzročijo, da bi malarijo vrnili na območja, kjer bolezen je bila izkoreninjena.

Delo je bilo financirano z nepovratnimi sredstvi v višini 100.000 dolarjev iz Fundacije Bill & Melinda Gates, ki je malarijo v zadnjih letih postala prednostna naloga, čeprav si je prizadevala za izkoreninjenje prizadevanj za izkoreninjenje bolezni s komarji, ki so jih uredili Crispr. Svetovna zdravstvena organizacija je v svojem najnovejšem poročilu o malariji opozorila, da je desetletja napredek v boju proti boleznim zastal in je v nevarnosti, da se preusmeri. Vsako leto ubije pol milijona ljudi, večinoma otrok.

"Naslednja faza je ugotoviti, kako lahko psi v naravnih okoliščinah delajo z resničnimi ljudmi," je povedal James Logan, vodja oddelka za nadzor bolezni na Londonski šoli za higieno in tropsko medicino, ki je sodeloval pri raziskavi. Če se izkažejo dovolj spretni, lahko psi postanejo rutinsko, neinvazivno presejalno orodje. Lahko bi bili še posebej koristni v suhih mesecih, ko je malo komarjev in zelo malo prenosa bolezni, vendar je zajedavec pri ljudeh, ki ne kažejo simptomov. "Iskanje teh posameznikov je trenutno zelo težko," pravi Logan.

V tej študiji so bili psi usposobljeni za njuhanje malarije skozi vonj bolezni v vzorcih nogavic, ki jih nosijo okuženi otroci.

Medicinski odkriti psi

Enotolog z usposabljanjem je Logan preživel v zgodnjih letih svoje kariere, da bi razumel, zakaj so nekateri ljudje bolj privlačni za komarce kot drugi. Pred nekaj leti se je začel spraševati, če se, kot drugi paraziti, ki se zanašajo na več gostiteljev, da dokončajo življenjski cikel, ki povzroča malarijo Plasmodium imeli način, da okuženi ljudje dišijo okusnejše krilatim krvnim sesalcem. Z vrsto eksperimentov je njegova raziskovalna skupina pokazala, da ljudje, okuženi s parazitom, postavljajo edinstveno aromo, ki je pošiljala skeeters a'swarming. Ugotovili so koktajl hlapnih spojin, ki so se izkazali za močan napoj za privabljanje komarjev.

Od kod prihaja ta molekularni homingni signal, je še vedno skrivnost. Logan postavlja tri možnosti: parazit bi ga lahko proizvedel, stres zaradi parazita v telesu bi lahko povzročil človeške celice, da bi ga izločili, ali okužba spreminja bakterijske skupnosti, ki živijo na koži ljudi, kar ima za posledico vonj podpisa. Naslednja faza njihovega raziskovanja vključuje poskušanje nadaljnjega razumevanja specifičnosti, tako da bi nekega dne lahko razvili napravo, ki dela pesniškega nosu, ne da bi potrebovala pooper-scooper. In v tem času načrtujejo začetek poskusov v resničnem svetu, da bi videli, kako psi počnejo z ljudmi, ne samo s nogavicami.

Torej, kako trenirate psa za odkrivanje bolezni? Podobno si vzgojil enega, da bi izbral smodnik smodnika ali heroina. Začnete jih tako, da jih naučite igrati sniff-and-seek.

"Psi imajo nekaj, kar se imenuje neophilia, kar pomeni, da jih pritegnejo novi in ​​zanimivi vonji", pravi Claire Guest, ki vodi medicinsko detekcijo psi, desetletno dobrodelno organizacijo, ki je namenjena podpori raziskovanju pasjega biološkega detekcije. Človeški trenerji v svojih prostorih uro zunaj Londona postavijo nekaj kapljic standardne tekočine za treniranje v majhne steklene kozarce. Tisti, ki se spustijo za kovinsko rešetko, pritrjeni na stoječe roke, ki so postavljene ena poleg druge. Psi se naročijo, da gredo po progi, pri čemer se ustavi, da bi vsakdo prhanjal. Če se pri novem vonju ustavijo trenerji kroni: »To je to, dober pes.« Kmalu se učijo, da bodo, če se bodo ustavili in sedeli, kazali na desno kozarcu, dobili zdravilo.

Psi ne živijo v objektih – prebivajo z družinami na območju in pridejo vsak dan za nekaj ur dela. Tako lahko traja nekaj tednov, da se naučijo osnovnih pravil igre. Toda, ko je to končano, jih lahko prestavite na druge vonje, kot so šolske nogavice. MDD je tri otroke usposobila za odkrivanje malarije; španijo po imenu Freya, Sally, Labrador in Lexi, mešanico Lab-Golden Retriever. To so 3 od 38 psov, ki trenutno delajo v organizaciji. Drugi se učijo, kako prenehati rak prostate, kolorektalni rak, diabetes, Parkinson's, in v najnovejših preskušanjih, bakterije, ki povzročajo okužbe sečil. Vsak pes je samo usposobljen za eno indikacijo bolezni, ne pa zato, ker se ne more naučiti več kot enega. Njihovi človeški vodje preprosto ne bi vedeli, kaj je bilo. V teoriji jih naučite, da dvignejo pravo taco za malarijo in levo šape za sladkorno bolezen, vendar bi to verjetno vneslo več napak v enačbo.

Vse to delo je zelo osebno za gosta, čigar oče je bil pred nekaj leti diagnosticiran s Parkinsonovo boleznijo. Leta 2009 je njen pes, Daisy, večkrat nagnala njo v prsni koš, pri tem pa se je izkazalo, da je rak dojke. Ampak ona je najbolj navdušena nad nekaterimi organizacijami, ki so bolj ekscentrične raziskave. MDD sodeluje z znanstvenikom v Mexico Cityju, ki je zgradil bioelektronski nos za odkrivanje raka po vonju. Toda njene algoritme je treba poučevati o tem, kako dišijo maligna tkiva. Tukaj pridejo psi. «Pesu lahko rečemo:» Tukaj je 10 rakov, ki dišijo najmočnejše, «in nato podatke hranimo v AI,« pravi Gost. "Če stroji lahko razumejo, kaj je vonj, bo to v prihodnosti veliko močnejše orodje za nas."


Več velikih WIRED zgodbe