Пн–Пт: 09:00–17:00 brom@brom.ua

Нюх крысы для диагностики болезней

В нашем сознании крысы в частности воспринимаются как существа вредные и опасные. Казалось бы какая польза от серых хвостатых созданий ? Сколько сил тратится на их физическое истребление !

Но сегодня речь о другом – о нюхе.

Существует мнение, что люди противоположного пола, подсознательно ориентируясь на запах феромонов, выделяемых железами внутренней секреции, могут как сближаться, чтобы подружиться, так и за минуты принимать решения, что этот человек неприятен и дальше с ним общаться не стоит.
Но у некоторых животных и в частности крыс, чувствительность носа получше нашего на порядок, и самки, чтобы передать потомству сильные гены, обходят “десятой дорогой” больных самцов, которые недостойны быть продолжателями крысиного рода.


Следовательно, обоняние выступает как высокочувствительный живой анализатор газа, различая немыслимые для наших органов чувств оттенки в запахах.

Может попробовать поставить нюх крысы людям на службу ? Хоть одна польза от них будет.


 

Именно так и поступили ученые, сделав некое подобие андроида, соединив живую крысу и электронный прибор в одно устройство для диагностики серьезнейших заболеваний: туберкулеза, рака легких.

Не все в последствии вылечиваются, и в значительной мере для этих болезней критически важна именно ранняя диагностика.

Приведем несколько цифр.

За год в мире от туберкулеза погибло 1,7 млн. человек
При этом не было диагностировано более 4 млн. случаев (данные Всемирной организации здравоохранения)

Конечно есть человеческий фактор: добровольно проверяются далеко не все и технический - в бедных странах (например в Африке) нет достаточного количества врачей, медицинского оборудования, и расходных материалов.
В результате на ранней ступени выявляется всего 20 % случаев заболеваний.

Полезная крыса вынюхивает болезни

Животных для биологических измерительных медицинских приборов выбирают среди достигших половой зрелости особей.
Что представляет собой “живой тестер” ?

Берется крыса, правда не грязная, живущая в сараях и подвалах, а лабораторная, помещается на стол, дают снотворное (чтобы не пыталась убежать) и вживляют в мозг электрод. Это подготовительные процедуры.

Сенсором выступают рецепторы носа

Диагностируемый больной дышит в трубочку и образец воздуха поступает к "нюхательному" органу крысы. Обонятельные рецепторы в зависимости от наличия и содержания веществ запускают в мозге соответствующие биоритмы, в свою очередь формирующие слабые электрические импульсы.
Для повышения точности идентификации, и в частности селекции сигналов, свидетельствующих о рисках онкологии или туберкулеза, разработана нейронная сеть, создающая диагноз и результат в цифровой форме выводится на экран.
Казалось ничего нового здесь нет – сигналы мозга уже считываются и анализируются у человека. Принципиальные отличия в следующем:

  • Специализированный математический аппарат для обработки импульсов, расшифровующий набор данных.
  • Прецизионный “датчик газа”, в качестве которого выступают носовые рецепторы.
  • Автоматизация процессов. Одной крысы хватает на полгода "работы". Нужно только поддерживать ее жизнедеятельность и “аппарат” сможет принимать поток пациентов.
От выдоха до результата проходит не более 5 минут

Пока этот метод не официальный и не претендует на 100% точность. С другой стороны, экспериментальное устройство и не нуждается в сертификации. Ведь от людей не требуется сдавать анализы или проводить другие процедуры. А подышать, чтобы быть увереннее в своем здоровье, никто не откажется. А "крысиный сенсор" того стоит !
Методика позволяет выявлять заболевания на 1-й и 2-й стадиях, когда еще как говорится не поздно, и хирургическое, медикаментозное и другие вмешательства будут весьма своевременными.


Следует отметить, что подобные идеи “витали в воздухе” еще в XX-м веке.

Речь идет о знаменитых опытах исследователя Павлова с животными, у которых при виде пищи выделялась слюна (на этом принципе основано закрепление привычек.
 

Крысы тренировались на запахи, с закреплением условных рефлексов. Но конечно погрешность была очень высока. А то как получается - вдохнула воздух с запахом начальной стадии туберкулеза и стала крутить головой ? А вдруг животному просто что-то не понравилось и дело совсем не в болезни ? Кроме того, только в последние годы активное развитие получили нейронные сети, и мощные компьютеры, обрабатывающие огромные потоки данных.

Поэтому по сути от крысы требуется только сенсор – нос !

А дальше в дело вступает математическое обеспечение и электронная начинка.
Возникает другой вопрос.

А зачем нужен живой сенсор – диагност заболеваний, неужели при нынешнем развитии технологий нельзя изобрести цифровой анализатор газа, чтобы избавиться от промежуточного звена в виде крысы ?
А то как-то не серьезно. Все-таки живем в 3-м тысячелетии.

Оказывается, что все-таки “крысиный газоанализатор” лучше по двум причинам.
  1. "Запах болезни" крайне слаб. Речь идет о чрезвычайно малой концентрации, буквально молекулах. 
  2. Если же инженеры и изобретут сверхточный “определитель болезни”, то стоить он будет наверное столько же, сколько само здание с лабораторией. Крайне сложно обеспечить селективность или избирательность при малом количестве образца. И это только один прибор. А крыс бесконечное множество, учитывая их скорость размножения, и если говорить экономическими категориями, копеечная стоимость. И что отлично, у каждой свой, персональный “анализатор газа”, не требующий поверки и калибровки.
А в Африке все проще…

Мы уже писали, что идеи витают в воздухе. И приходят в головы ученым и медикам на разных континентах, например в Танзании.

Несколько образцов мокроты помещались перед африканской крысой, и при появлении "больного материала", животное начинает царапать пол клетки. Или проходит мимо, к следующей емкости.


Вот так африканские ученые обошлись без нейронных сетей и дорогого измерительного оборудования…
“Скорострельность” при проведении экспресс-анализа просто поразительна.

До 100 образцов за день !

Это не многочасовое сидение за микроскопом при классическом биологическом анализе.


В Мозамбике используется сходный опыт диагностики при содействии европейских ученых. Причем крысы обучаются различать по нюху различные штаммы “с детства”.
Натасканные таким образом молодые крысы уже выявили более 1000 заболеваний.
Причем, что важно, диагностика позволяет идентифицировать туберкулез за 5-6 месяцев раньше стандартных методов.
Точность достигает 40 %.
К крысам медики вынуждены были обратиться по прозаической причине – не хватает денег на реактивы, препараты.


Конечно до официального внедрения еще очень далеко. Нужны длительные исследования, сертификация.
Проблема еще осложняется и содержанием посторонних продуктов в выдохе. Один выпил, другой покурил, третий поел чеснока.

А все это забьет “запах болезни”. Но трудности для того и нужны, чтобы их преодолевать.

Это тот редкий случай, когда человек и крыса работают совместно ради здоровья человечества !