I ricercatori hanno studiato l'uso di cani addestrati per individuare il cancro. Ora gli scienziati francesi sostengono che anche le formiche possono fare questo lavoro, ma in modo più rapido ed economico.
Le formiche sono il futuro della diagnosi del cancro?
Di Mary Brophy Marcus
La diagnosi del cancro è spaventosa, invasiva, lunga e costosa. Ogni anno, negli Stati Uniti, più di 1,6 milioni di persone ricevono una diagnosi di cancro. Si tratta di un sacco di biopsie e di analisi di cellule al microscopio altamente sensibili.
. Ma cosa succederebbe se individuare il cancro in quei campioni fosse semplice come dare un'annusata?
Sappiamo che alcuni animali, come cani e topi, hanno nasi molto sensibili che possono fiutare le malattie. Ispirati da questi studi, gli scienziati francesi hanno deciso di esplorare se creature molto più piccole, note per la loro abilità olfattiva, potessero fare lo stesso: le formiche.
L'uso dell'olfatto per individuare le malattie non è un'idea nuova, afferma Baptiste Piqueret, PhD, ricercatore dell'Università Sorbonne Paris Nord e autore principale dello studio. Sapendo quanto le formiche siano in grado di apprendere e come utilizzino l'olfatto, abbiamo testato la capacità delle formiche di apprendere e rilevare le malattie.
Anche se questo è ancora lontano dall'uso clinico nella vita reale, un giorno potrebbe portare a un'alternativa più economica e accessibile per rilevare il cancro. Che aspetto avrebbe questo nuovo metodo diagnostico?
La formica di Pavlov
Le cellule tumorali producono composti organici volatili (COV) C sostanze chimiche organiche che hanno un odore e possono servire come biomarcatori per la diagnosi.
Per addestrare le formiche a colpire i COV, i ricercatori hanno messo in una piastra di Petri cellule di cancro al seno e cellule sane, ma le cellule di cancro includevano una ricompensa zuccherina.
Abbiamo associato una ricompensa all'odore del cancro", spiega Piqueret.
È una tecnica che gli scienziati chiamano condizionamento classico, o pavloviano. Uno stimolo neutro (l'odore del cancro) viene associato a un secondo stimolo (il cibo) che induce un comportamento. Dopo averlo fatto alcune volte, la formica impara che il primo stimolo predice il secondo e cerca l'odore sperando di trovare il cibo.
Una volta completato l'addestramento, i ricercatori hanno presentato alle formiche l'odore appreso e uno nuovo, questa volta senza ricompensa. Le formiche hanno passato più tempo a cercare l'odore appreso che quello nuovo.
Se si ha fame e si sente l'odore del pane fresco, si entra nella panetteria più vicina, dice Piqueret. Questo è lo stesso meccanismo utilizzato dalle formiche, che hanno imparato che l'odore del pane fresco equivale al cibo.
I cani sono in grado di rilevare i COV con la stessa tecnica, ma per condizionarli occorrono mesi e centinaia di prove, osservano i ricercatori. Le formiche F. fusca imparano velocemente, richiedendo solo tre prove di addestramento.
Perché le formiche?
Perché le formiche?
Le formiche comunicano principalmente attraverso l'odore e questo sofisticato linguaggio le rende molto sensibili agli odori.
Poiché le formiche sono già ben adattate a rilevare diverse sostanze chimiche, questo le rende ideali per il riconoscimento degli odori, afferma Corrie Moreau, PhD, biologa evolutiva ed entomologa della Cornell University.
Nel loro piccolo mondo di formiche, le piccole creature usano sostanze chimiche chiamate feromoni per inviare informazioni agli altri membri del loro nido.
Ci sono feromoni di allarme che segnalano un intruso, feromoni di percorso che permettono alla formica di sapere da che parte camminare per raggiungere una fonte di cibo e odori a livello di colonia che segnalano che un'altra formica è un membro della stessa colonia, dice Moreau.
Ma a un'analisi più attenta, non è possibile vedere un naso su una formica. Le formiche "annusano" con le loro antenne.
Queste strutture specializzate sono ricoperte di recettori altamente sensibili per poter discernere anche piccole differenze chimiche, spiega Moreau.
Esistono oltre 14.000 specie di formiche e, per quanto ne sanno gli scienziati come Moreau, tutte utilizzano la comunicazione chimica, anche se alcune sono più brave di altre a rilevare composti, come quelli che gli scienziati sono interessati a utilizzare per individuare le malattie.
Formiche diagnostiche: Realistiche o una curiosità?
Secondo Moreau, è difficile stabilire se i risultati della nuova ricerca possano portare a uno strumento reale per la diagnosi del cancro. Lo studio si è concentrato solo su cellule tumorali pure in laboratorio e non su quelle che crescono all'interno del corpo umano.
Anna Wanda Komorowski, medico oncologo-ematologo presso il Northwell Health di New York, ha trovato lo studio interessante ed è rimasta colpita da come i ricercatori hanno addestrato le formiche. Tuttavia, sarebbero necessarie ulteriori ricerche per capire quanto a lungo le formiche ricorderanno l'addestramento e per quanto tempo potranno essere tenute in laboratorio per i test.
Un aspetto interessante della ricerca è che, se funzionasse, potrebbe essere un'alternativa più economica alle normali pratiche di laboratorio per individuare le cellule tumorali. Potrebbe anche essere utile in alcuni contesti a basso reddito, dove i laboratori non hanno accesso alle tecnologie di colorazione cellulare utilizzate per rilevare le cellule tumorali.
Un altro inconveniente dello studio, osserva Komorowski, è che le cellule a cui sono stati esposti i pazienti probabilmente non sono state utilizzate: Le cellule a cui le formiche vengono esposte probabilmente non sono le stesse utilizzate nello studio. Le formiche sono state esposte a colture di cellule vive. Di solito, raccogliamo il materiale dalla biopsia e lo immergiamo nella formaldeide, che ha un odore molto forte. Quindi, il protocollo di laboratorio per la rilevazione del cancro dovrebbe essere diverso. Potrebbe essere un po' complicato.
E anche se le formiche sono più economiche delle macchie, dei coloranti e della formaldeide, bisognerebbe assumere qualcuno per addestrare le formiche. In altre parole, c'è ancora un fattore umano e i relativi costi.
Ci vorrebbero molte più ricerche per capire i costi, l'applicabilità e la riproducibilità, dice Komorowski.
E poi c'è la questione se le formiche farebbero il loro lavoro di rilevamento del cancro solo in laboratorio, o se l'interazione diretta con il paziente potrebbe portare a una diagnosi più rapida.
Il corpo umano emette molti altri odori, quindi la domanda è se le formiche sarebbero in grado di ignorare tutti gli altri odori e concentrarsi solo su quello bersaglio, dice Moreau.
Ma questi risultati sono promettenti, osserva. La domanda da porsi è se un paziente sia disposto a farsi strisciare addosso formiche addestrate alla ricerca di potenziali cellule tumorali.
