Laatst bijgewerkt op 14 augustus 2024 door Ecologisch leven
Zweef als een vlinder, ruik kanker als een bij.
Een nieuwe studie besloot om de uitstekende reukzin van honingbijen te onderzoeken om te ontdekken of ze longkanker konden detecteren. Het blijkt dat honingbijen de subtiele geuren van longkanker in het laboratorium kunnen detecteren. De vage geur van een ziekte kan zelfs worden waargenomen in de adem van een patiënt. In dit artikel onderzoeken we de wetenschap achter deze ontdekking en de implicaties ervan.
Inhoudsopgave
De wetenschap achter de ontdekking
Achtergrond over de sensorische vermogens van bijen
Honingbijen staan bekend om hun buitengewone reukvermogen, waardoor ze een grote verscheidenheid aan geuren kunnen detecteren en onderscheiden bij ongelooflijk lage concentraties. Dit vermogen is van vitaal belang voor hun overleving en helpt hen bloemen te vinden, met andere bijen te communiceren en door hun omgeving te navigeren.
De menselijke adem bevat biomarkers (geurstoffen) die kunnen worden gebruikt om ziekten in een vroeg stadium op te sporen. Het olfactorische systeem van de bij, dat zich voornamelijk in de antennes bevindt, is zo gevoelig dat het geurmoleculen kan detecteren in concentraties van delen per miljard tot delen per triljoen. Deze precisie heeft de interesse gewekt in de wetenschappelijke wereld en heeft geleid tot onderzoek naar de manier waarop het reukvermogen van bijen kan worden gebruikt om specifieke stoffen te detecteren die in verband worden gebracht met ziekten bij de mens, zoals longkanker.
Het Experiment
In een baanbrekende studie onderzochten onderzoekers de mogelijkheid om het neuronale olfactorische circuit van honingbijen te gebruiken om biomarkers in de adem van mensen te detecteren. De menselijke adem bevat vluchtige organische stoffen (VOC's), die dienen als biomarkers voor verschillende ziekten, waaronder longkanker.
Wetenschappers sloten de hersenen van levende bijen aan op elektroden, brachten verschillende geuren onder hun antennes door en registreerden hun hersensignalen.
"Het is heel duidelijk ? als dag en nacht ? of [een bij] reageert op een chemisch signaal of niet."
Dabajit Saha, een neuraal ingenieur aan de Michigan State University in East Lansing.
De honingbijen werden op hun plaats gehouden met 3D-geprinte plastic harnassen en wat was terwijl de onderzoekers een bijenbreinoperatie uitvoerden door draden te bevestigen aan het gebied dat geuren verwerkt. Een apparaat leverde vervolgens luchtpufjes aan de antennes van de insecten.
Elk trekje kon een mengsel van verschillende geuren bevatten, zoals de geuren die gezonde mensen uitademen. Een ander mengsel bootste de adem van longkankerpatiënten na, die duidelijke geuren bevatten die menselijke neuzen niet kunnen waarnemen. Met behulp van elektrische signalen uit de hersenen van de bijen konden de onderzoekers in ten minste 93% van de tijd onderscheid maken tussen de twee soorten synthetische adem.
In een apart experiment verzamelde het team van Saha lucht boven longcellen die in het laboratorium waren gekweekt. De bijen konden met succes het verschil zien tussen luchtmonsters die in de buurt van gezonde cellen waren genomen en luchtmonsters die in de buurt van cellen van twee kankersoorten waren genomen: kleincellige longkanker en niet-kleincellige longkanker.
Saha's team hoopt hun olfactorische sensor voor bijen te kunnen gebruiken om de adem van echte kankerpatiënten te testen. De grootste zwakte van het apparaat, zegt hij, is dat het maar een paar uur werkt voordat de gezondheid van de hersenen van de bijen afneemt en de reacties onstabiel worden. Maar het werkt snel en geeft in realtime resultaten. Met slechts één bijenbrein, zegt Saha, zou zijn team theoretisch meer dan 100 monsters kunnen testen.
Implicaties voor medische diagnostiek
Longkanker is wereldwijd een van de dodelijkste vormen van kanker, grotendeels omdat het moeilijk is om het in een vroeg stadium op te sporen (dit komt deels doordat longkanker tot voor kort een van de minst gesubsidieerde en daarom minst onderzochte vormen van kanker was). De huidige diagnostische methoden, zoals CT-scans met lage doses en weefselbiopsies, zijn effectief maar hebben verschillende beperkingen. Deze procedures kunnen invasief en duur zijn en worden vaak pas toegepast nadat de symptomen zijn verschenen, wat te laat kan zijn voor een effectieve behandeling.
De ontdekking dat honingbijen longkankerbiomarkers kunnen detecteren via hun reukorgaan is een revolutionaire benadering van longkankerdiagnostiek. In tegenstelling tot bestaande methoden, die afhankelijk zijn van beeldvorming of invasieve bemonstering, biedt detectie op basis van bijen een niet-invasief alternatief dat in een veel vroeger stadium kan worden uitgevoerd. Deze methode kan leiden tot snellere interventies, waardoor de resultaten voor patiënten aanzienlijk verbeteren.
Uitdagingen en overwegingen
Hoewel de potentiële voordelen van diagnostiek op basis van bijen aanzienlijk zijn, brengt de integratie van deze methode in de reguliere medische praktijk uitdagingen met zich mee. Een belangrijk punt van zorg is de schaalbaarheid: hoe kunnen we bijen op een betrouwbare manier op grote schaal inzetten om consequent longkanker op te sporen? Het ontwikkelen van gestandaardiseerde protocollen en het garanderen van consistente resultaten in verschillende omgevingen vereist zorgvuldige planning. Daarnaast moeten we rekening houden met de ethische implicaties van het gebruik van levende wezens voor medische diagnostiek, waaronder de impact op bijenpopulaties en de verantwoordelijkheid om voor deze vitale insecten te zorgen.
Idealiter zouden we kunnen leren hoe de bijen het doen en machines ontwikkelen die hun reukvermogen kunnen nabootsen. Helaas hebben we nog niets met een dergelijke resolutie.
Bijen en chemische stoffen voor altijd
Andere experimenten van Saha's team toonden ook aan dat het reukvermogen van bijen zich uitstrekt tot andere sporengeuren, zoals die van perfluoralkyl- en polyfluoralkylstoffen, beter bekend als PFAS, of voor altijd chemische stoffen. "Dat heeft me echt versteld doen staan," zegt hij. "PFAS in het milieu zijn heel, heel moeilijk te detecteren."
Wat zijn PFAS?
PFAS zijn een groep synthetische chemicaliën die sinds de jaren 1940 worden gebruikt in een groot aantal industriële toepassingen en consumentenproducten. Ze worden vaak aangetroffen in anti-aanbak kookgerei, waterafstotende kleding, vlekbestendige stoffen en tapijten, blusschuim en vele andere producten die vet, water en olie weerstaan. Hoewel hun duurzaamheid ze nuttig maakt in deze toepassingen, betekent het ook dat ze niet gemakkelijk worden afgebroken, wat leidt tot wijdverspreide milieuverontreiniging.
In de loop der jaren zijn PFAS aangetroffen in watervoorraden, grond, lucht en zelfs in het bloed van mensen en dieren. Deze wijdverspreide verontreiniging is verontrustend omdat blootstelling aan bepaalde PFAS in verband is gebracht met nadelige gezondheidseffecten zoals kanker, leverschade, een verstoord immuunsysteem en ontwikkelingsstoornissen bij kinderen.
Een gids voor chemische stoffen voor altijd (PFAS).
De gevolgen
Deze nieuwe ontdekking van Saha's team is belangrijk omdat het nieuwe mogelijkheden biedt voor milieumonitoring en bescherming van de volksgezondheid. Traditionele methoden voor het detecteren van PFAS in het milieu vereisen vaak geavanceerde en dure apparatuur en tijdrovende procedures. Daarentegen zou het gebruik van honingbijen als biologische sensoren een efficiëntere, kosteneffectievere en mogelijk draagbare methode kunnen zijn om deze gevaarlijke stoffen in real-time te detecteren.
Natuurlijk zijn de hierboven genoemde ethische kwesties hier ook van toepassing; we willen ervoor zorgen dat we deze vitale soort niet nog meer negatief beïnvloeden dan we al hebben gedaan. We moeten ervoor zorgen dat onze inspanningen om het milieu te beschermen zich ook uitstrekken tot de zorg voor deze vitale insecten en hun populaties, en we moeten ernaar streven op alle fronten milieuverantwoord te zijn, niet slechts op één.
Hommels falen in kleurentest door veelgebruikt bestrijdingsmiddel.
Conclusie
Opnieuw bewijst de natuur dat ze heel slim is. De natuur biedt wat wij slechts met moeite kunstmatig kunnen nabootsen. Deze ontdekking herinnert ons er weer eens aan dat we in harmonie met de natuur moeten werken en onze intelligentie moeten gebruiken om haar mogelijkheden te begrijpen en te benutten.
Longkanker blijft een van de dodelijkste vormen van kanker omdat het niet kan worden opgespoord. Bijen hebben ons een aanwijzing gegeven over hoe dit kan worden gedaan. Als we nu alleen nog maar kunnen uitvinden hoe we deze niet-invasieve techniek kunnen opschalen, kunnen we hem mogelijk gebruiken om een hele reeks ziekten en zelfs milieuverontreinigende stoffen op te sporen.
