Пн–Пт: 09:00–17:00 brom@brom.ua

Нюх щура для діагностики хвороб

У нашій свідомості щури зокрема сприймаються як істоти шкідливі і небезпечні. Здавалося б якась користь від сірих хвостатих створінь? Скільки сил витрачається на їх фізичне винищення !

Але сьогодні мова про інше – про нюх.

Існує думка, що люди протилежної статі, підсвідомо орієнтуючись на запах феромонів, що виділяються залозами внутрішньої секреції, можуть як зближуватися, щоб подружитися, так і за хвилини приймати рішення, що ця людина неприємна і далі з нею спілкуватися не варто.
Але у деяких тварин і зокрема щурів, чутливість носа краще нашого на порядок, і самки, щоб передати нащадкам сильні гени, обходять “десятою дорогою” хворих самців, які не гідні бути продовжувачами щурячого роду.


Отже, нюх виступає як високочутливий живий аналізатор газів, розрізняючи немислимі для наших органів почуттів відтінки в запахах.

Може спробувати поставити нюх щури людям на службу? Хоч одна користь від них буде.

 

Саме так і вчинили вчені, зробивши якусь подобу андроїда, з'єднавши живого щура та електронного приладу в один пристрій для діагностики найсерйозніших захворювань: туберкульозу, раку легенів.

Не всі в наслідку виліковуються, і в значній мірі для цих хвороб критично важлива саме рання діагностика.

Наведемо кілька цифр.

За рік у світі від туберкульозу загинуло 1,7 млн. осіб
При цьому не було діагностовано понад 4 млн. випадків (дані Всесвітньої організації охорони здоров'я)

Звичайно є людський фактор: добровільно перевіряються далеко не всі і технічний - в бідних країнах (наприклад в Африці) немає достатньої кількості лікарів, медичного обладнання, та витратних матеріалів.
У результаті на ранноьму щаблі виявляється всього 20% випадків захворювань.

Корисний щур винюхує хвороби

Тварин для біологічних вимірювальних медичних приладів вибирають серед досягли статевої зрілості особин.
Що являє собою “живий тестер” ?

Береться щур, щоправда не брудний, що живе в сараях і підвалах, а лабораторний, поміщається на стіл, дають снодійне (щоб не намагався втекти) і вживлюють у мозок електрод. Це підготовчі процедури.

Сенсором виступають рецептори носа

Хворий, що діагностується, дихає в трубочку і зразок повітря надходить до "нюхального" органу щура. Нюхові рецептори в залежності від наявності та змісту речовин запускають в мозку відповідні біоритми, в свою чергу формують слабкі електричні імпульси.
Для підвищення точності ідентифікації, і зокрема селекції сигналів, що свідчать про ризики онкології або туберкульозу, розроблена нейронна мережа, що створює діагноз і результат в цифровій формі виводиться на екран.
Здавалося нічого нового тут немає – сигнали мозку вже зчитуються і аналізуються у людини. Принципові відмінності в наступному:

  • Спеціалізований математичний апарат для обробки імпульсів, що розшифровує набір даних.
  • Прецизійний “датчик газу”, в якості якого виступають носові рецептори.
  • Автоматизація процесів. Одного щура вистачає на півроку "роботи". Потрібно тільки підтримувати його життєдіяльність і “апарат” зможе приймати потік пацієнтів.

Від видиху до результату проходить не більше 5 хвилин

Поки цей метод не офіційний і не претендує на 100% точність. З іншого боку, експериментальний пристрій і не потребує сертифікації. Адже від людей не потрібно здавати аналізи або проводити інші процедури. А подихати, щоб бути впевненіше в своє здоров'я, ніхто не відмовиться. А "щурячий сенсор" того вартий !
Методика дозволяє виявляти захворювання на 1-й і 2-й стадіях, коли ще взагалі не пізно, і хірургічне, медикаментозне та інші втручання будуть вельми своєчасними.


Слід зазначити, що подібні ідеї “витали в повітрі” ще в XX-му столітті.

Йдеться про знамениті досліди дослідника Павлова з тваринами, у яких виділялася слина, коли вони бачили їжу (на цьому принципі засноване закріплення звичок).

Щури тренувалися на запахи, з закріпленням умовних рефлексів. Але звичайно похибка була дуже висока. А то як виходить - вдихнув повітря з запахом початковій стадії туберкульозу і став крутити головою? А раптом тварині просто щось не сподобалося і справа зовсім не в хворобі? Крім того, тільки в останні роки активний розвиток отримали нейронні мережі, і потужні комп'ютери, які обробляють величезні потоки даних.

Тому по суті від щура потрібно тільки сенсор – ніс !

А далі в справу вступає математичне забезпечення та електронна начинка.
Виникає інше питання.

А навіщо потрібен живий сенсор – діагност захворювань, невже при нинішньому розвитку технологій можна винайти цифровий аналізатор газу, щоб позбутися від проміжної ланки у вигляді щура ?
А то якось несерйозно. Все-таки живемо в 3-му тисячолітті.

Виявляється, що все-таки “щурячий газоаналізатор” краще з двох причин.
  1. "Запах хвороби" вкрай слабкий. Йдеться про надзвичайно малі концентрації, буквально молекули. 
  2. Якщо ж інженери і винайдуть надточний “визначник хвороби”, то коштувати він буде напевно стільки ж, скільки сама будівля з лабораторією. Вкрай складно забезпечити селективність або вибірковість при малій кількості зразка. І це тільки один прилад. А щурів безліч, враховуючи їх швидкість розмноження, і якщо говорити економічними категоріями, копійчана вартість. І що відмінно, у кожного свій, персональний “аналізатор газу”, який не потребує повірки та калібрування.
А в Африці все простіше…

Ми вже писали, що ідеї витають у повітрі. І приходять у голови вченим і медикам на різних континентах, наприклад в Танзанії.

Кілька зразків мокротиння містилися перед африканським щуром, і при появі "хворого матеріалу", тварина починає дряпати підлогу клітки. Або проходить повз, до наступної ємності.


Ось так африканські вчені обійшлися без нейромереж і дорогого вимірювального обладнання…
“Скорострільність” при проведенні експрес-аналізу просто разюча.

До 100 зразків за день!

Це не багатогодинне сидіння за мікроскопом при класичному біологічному
аналізі.


У Мозамбіку використовується подібний досвід діагностики за сприяння європейських вчених. Причому щури навчаються розрізняти по нюху різні штами “з дитинства”.
Натискання таким чином молоді щури вже виявили понад 1000 захворювань.
Причому, що важливо, діагностика дозволяє ідентифікувати туберкульоз за 5-6 місяців раніше стандартних методів.
Точність досягає 40%.
До щурів медики змушені були звернутися з прозаїчної причини – не вистачає грошей на реактиви, препарати.


Звичайно до офіційного впровадження ще дуже далеко. Потрібні тривалі дослідження, сертифікація.
Проблема ще ускладнюється і змістом сторонніх продуктів в видиху. Один випив, інший покурив, третій поїв часнику.

А все це заб'є “запах хвороби”. Але труднощі для того й потрібні, щоб їх долати.

Це той рідкісний випадок, коли людина і щур працюють спільно заради здоров'я людства !