Langosta ‘ciborg’ puede detectar cáncer en humanos

Cuando una enfermedad como el cáncer comienza a invadir el cuerpo humano, ocurre un desequilibrio en el metabolismo. Se genera entonces una composición química distintiva, misma que puede manifestarse en el aliento. 

En esta pandemia de COVID-19 se ha descubierto que perros entrenados para detectar drogas, también son capaces de identificar a las personas contagiadas por el coronavirus con solo olfatearlas. Aunque es una opción viable de detección, el entrenamiento y manutención de los perros puede ser costoso, además el número de canes sería insuficiente para la gran demanda que existe. ¿Se pueden utilizar otros animales con un sentido del olfato tan desarrollado para diagnosticar distintos tipos de enfermedades?

Recientemente se publicaron los resultados de una investigación llevada a cabo en la Universidad Estatal de Michigan, EEUU, en los que se encontró una manera de usar el cerebro y las antenas de una langosta (Schistocerca americana) para detectar el cáncer bucal. El trabajo aún está pendiente de ser revisado por otros científicos, aunque los resultados se han publicado provisionalmente en el servidor especializado bioRxiv.

¿Cómo se detecta una enfermedad por el aliento?

El análisis del aliento es una técnica no invasiva de detección de enfermedades, cuyo objetivo es conocer la composición química del aliento exhalado, cargado con sustancias químicas conocidas como compuestos orgánicos volátiles (COV) que están presentes en la sangre y las vías respiratorias del cuerpo.

El cuerpo humano emite cientos de COV, los cuales generalmente reflejan la condición metabólica de un individuo. Por lo tanto, contraer una enfermedad metabólica o infecciosa a menudo resulta también en un cambio en el olor corporal. Dado que el cáncer altera el funcionamiento celular, los COV pueden funcionar como biomarcadores y presentarse dentro de un rango detectable (partes por millón a partes por billón).

Estudios recientes han identificado varios biomarcadores volátiles asociados con múltiples cánceres, incluidos los de cabeza y cuello, pulmón y mama. 

Según se menciona, los pacientes podrían ser evaluados periódicamente con esta técnica y obtener un diagnóstico temprano. Sin embargo, actualmente no se utiliza ninguna tecnología de detección de gases en entornos clínicos.

Aunque el olfato de los perros es muy preciso, su conducta se basa únicamente en una de dos respuestas: se tiene o no se tiene la enfermedad. Por ello no pueden distinguir entre diferentes tipos de padecimientos. Los insectos, en cambio, también tienen un sentido del olfato muy sensible; debido a su tamaño serían fáciles de controlar y mantener, además de entrenarse conductualmente para detectar un rango específico de COV.

¿Cómo lo hicieron?

Las langostas son un tipo de saltamontes que se encuentran típicamente en los trópicos. Además de sus cuerpos alargados y sus patas flexibles, tienen grandes antenas que utilizan para detectar cambios químicos en el aire que los rodea. 

Para aprovechar esta capacidad, los investigadores implantaron quirúrgicamente sondas en los cerebros de varios especímenes vivos, lo que les permitió registrar patrones de ondas cerebrales a medida que los insectos se introducían en los gases que salían de especímenes de cáncer cultivados en un frasco.

Los insectos estuvieron expuestos a gases emitidos por tres tipos de cáncer de boca que crecen en tejido humano. A medida que se introdujeron los gases en las antenas, se registraron las ondas cerebrales de las langostas. 

Después de muchas pruebas, se descubrió que se podían detectar y reconocer diferentes patrones de ondas cerebrales, esto a medida que las langostas estaban expuestas a los diferentes tipos de cáncer y a un grupo de control de células bucales que no eran cancerosas. 

Es la primera vez que se utiliza un cerebro de insecto vivo para estos propósitos.

¿Qué descubrieron?

Los resultados demuestran que, mediante las antenas, se pueden distinguir hasta tres tipos diferentes de cánceres orales humanos de una línea celular oral no cancerosa, al registrar el análisis de las respuestas neuronales olfativas provocadas por la composición de VOC. 

Este enfoque de detección de cáncer basado en el cerebro de insecto es muy rápido, con tiempos de detección de 250 milisegundos. 

Se espera que próximamente se desarrollen técnicas de ingeniería más avanzadas para mejorar el método, al punto en el que únicamente sea necesaria una sola langosta para llevar a cabo la detección. Esto permitiría que el sistema sea portátil, sencillo de mantener y utilizar. 

El estudio “Aprovechamiento de los circuitos neuronales olfativos de insectos para la detección no invasiva del cáncer humano”, encabezado por el doctor Alexander Farnum, del Departamento de Ingeniería Biomédica y el Instituto de Ciencias Cuantitativas de la Salud  e Ingeniería, de la Universidad Estatal de Michigan, se puede encontrar en línea de manera gratuita en bioRxiv (www.biorxiv.org)

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Ilustración: Iván Rojas

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