Ultimo aggiornamento il 14 agosto 2024 da Vita Ecologica
Fluttuare come una farfalla, fiutare il cancro come un'ape.
A new study decided to explore honeybees’ excellent sense of smell to discover if they could detect lung cancer. It turns out that honeybees can detect the subtle odours of lung cancer in the lab. The faint odour of a disease can even be detected on a patient’s breath. In this article, we will explore the science behind this discovery its implications.
Indice dei contenuti
La scienza dietro la scoperta
Background on Bees’ Sensory Abilities
Le api da miele sono famose per il loro straordinario senso dell'olfatto, che permette loro di rilevare e distinguere un'ampia varietà di odori a concentrazioni incredibilmente basse. Questa capacità è fondamentale per la loro sopravvivenza, in quanto le aiuta a localizzare i fiori, a comunicare con le altre api e a orientarsi nel loro ambiente.
Human breath contains biomarkers (odorants) that can be targeted for early disease detection. The bee’s olfactory system, primarily housed in its antennae, is so sensitive that it can detect odorant molecules in concentrations as low as parts-per-billion to parts-per-trillion. This precision has sparked interest in the scientific community, leading to research into how bees’ olfactory abilities can be used to detect specific compounds associated with human diseases, such as lung cancer.
L'esperimento
In uno studio innovativo, i ricercatori hanno esplorato il potenziale dell'uso dei circuiti neuronali olfattivi delle api per rilevare i biomarcatori nel respiro umano. L'alito umano contiene composti organici volatili (COV), che fungono da biomarcatori per varie malattie, tra cui il cancro ai polmoni.
Gli scienziati hanno collegato il cervello di api vive a degli elettrodi, hanno fatto passare diversi profumi sotto le loro antenne e hanno registrato i loro segnali cerebrali.
“It’s very clear — like day and night — whether [a bee] is responding to a chemical signal or not”
Dabajit Saha, ingegnere neurale presso la Michigan State University di East Lansing.
The honeybees were held in place with 3D-printed plastic harnesses and some wax while the researchers performed bee brain surgery, attaching wires to the region that processes odours. A device then delivered puffs of air to the insects’ antennae.
Each puff could contain a mixture of mingling odours, such as those exhaled by healthy people. Another mixture mimicked the breath of lung cancer patients, which contain distinct odours that human noses can’t detect. Using electrical signals read from the bees’ brains, the researchers were able to distinguish between the two types of synthetic breath at least 93% of the time.
In a separate experiment, Saha’s team collected air lingering above lung cells grown in the lab. The bees could successfully tell the difference between air samples taken near healthy cells and those gathered near cells of two cancer types: small-cell lung cancer and non-small-cell lung cancer.
Saha’s team hopes to use their bee olfactory sensor to test the breath of actual cancer patients. The device’s biggest weakness, he says, is that is lasts just a few hours before the bees’ brain health wanes and the responses become unstable. But it works fast and spits out results in real-time. With just one bee brain, Saha says, his team could theoretically test more than 100 samples.
Implicazioni per la diagnostica medica
Il tumore al polmone è una delle forme di cancro più letali al mondo, in gran parte a causa della difficoltà di individuarlo nelle fasi iniziali (in parte perché fino a poco tempo fa il tumore al polmone era una delle forme di cancro meno finanziate e quindi meno studiate). Gli attuali metodi diagnostici, come la TAC a basso dosaggio e le biopsie tissutali, sono efficaci ma presentano diversi limiti. Queste procedure possono essere invasive, costose e spesso vengono utilizzate solo dopo la comparsa dei sintomi, il che può essere troppo tardi per un trattamento efficace.
La scoperta che le api da miele possono rilevare i biomarcatori del cancro ai polmoni attraverso il loro sistema olfattivo rappresenta un approccio rivoluzionario alla diagnostica del cancro ai polmoni. A differenza dei metodi esistenti, che si basano sulla diagnostica per immagini o sul campionamento invasivo, il rilevamento basato sulle api offre un'alternativa non invasiva che potrebbe essere effettuata in una fase molto più precoce. Questo metodo potrebbe portare a interventi più tempestivi, migliorando significativamente i risultati dei pazienti.
Sfide e considerazioni
While the potential benefits of bee-based diagnostics are significant, integrating this method into mainstream medical practice comes with challenges. A key concern is scalability — how can we reliably manage bees on a large scale to consistently detect lung cancer? Developing standardised protocols and ensuring consistent results across different settings will require careful planning. Additionally, we must consider the ethical implications of using living creatures in medical diagnostics, including the impact on bee populations and the responsibility to care for these vital insects.
Ideally, we could learn how the bees do it and develop machines that can mimic their olfactory capabilities. Unfortunately, we don’t have anything with that kind of resolution yet.
Api e sostanze chimiche per sempre
Other experiments by Saha’s team also showed that bees’ olfactory capabilities extends to other trace odours, such as those emitted by perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances, commonly known as PFAS, or forever chemicals. “That actually blew my mind,” he says. “PFAS in the environment are very, very hard to detect.”
Cosa sono i PFAS?
I PFAS sono un gruppo di sostanze chimiche sintetiche utilizzate in un'ampia gamma di applicazioni industriali e prodotti di consumo sin dagli anni '40. Si trovano comunemente nelle pentole antiaderenti, negli indumenti idrorepellenti, nei tessuti e nei tappeti antimacchia, nelle schiume antincendio e in molti altri prodotti che resistono a grasso, acqua e olio. Se da un lato la loro durata li rende utili in queste applicazioni, dall'altro significa che non si decompongono facilmente, causando una diffusa contaminazione ambientale.
Nel corso degli anni, i PFAS sono stati rilevati nelle riserve idriche, nel suolo, nell'aria e persino nel sangue di uomini e animali. Questa contaminazione diffusa è preoccupante perché l'esposizione ad alcuni PFAS è stata collegata a effetti negativi sulla salute, tra cui cancro, danni al fegato, disfunzioni del sistema immunitario e problemi di sviluppo nei bambini.
Una guida alle sostanze chimiche per sempre (PFAS).
Le implicazioni
This further finding by Saha’s team is significant because it opens up new possibilities for environmental monitoring and public health protection. Traditional methods for detecting PFAS in the environment often require sophisticated and expensive equipment and time-consuming procedures. In contrast, using honeybees as biological sensors could provide a more efficient, cost-effective, and potentially portable method of detecting these hazardous substances in real-time.
Of course, the ethical issues mentioned above also apply here; we want to make sure that we don’t negatively impact this vital species any more than we already have. We must ensure that our efforts to protect the environment extend to caring for these vital insects and their populations, and aim to be environmentally responsible on all fronts, not just one.
I bombi non superano il test della visione a colori a causa di un comune pesticida.
In conclusione
Ancora una volta, la natura si dimostra molto intelligente. La natura fornisce ciò che noi possiamo solo imitare malamente in modo artificiale. Questa scoperta ci ricorda ancora una volta la necessità di lavorare in armonia con la natura, usando la nostra intelligenza per capire e sfruttare le sue capacità.
Il cancro ai polmoni rimane una delle forme tumorali più letali a causa della mancanza di capacità di individuarlo. Le api ci hanno fornito un indizio su come si può fare. Ora, se riuscissimo a capire come scalare questa tecnica non invasiva, potremmo potenzialmente usarla per rilevare un'intera gamma di malattie e persino di inquinanti ambientali.
