Un milagro científico. ¿Cómo huelen a los perros a los humanos con cáncer? | ciencias

En uno de los días de verano relativamente calurosos en 1989, una mujer británica notó que su perro híbrido constantemente huele un topo en la pierna, incluso a través de sus pantalones, el extraño perro obsesionado y sus intentos de morder el lunar la empujaron a examinar su médica, y los médicos descubrieron que ella es un tumor maligna de Milán en sus primeras etapas.

Esta fue una de las muchas historias increíbles que se consideró una de las primeras señales de que el sorprendente sentido del olfato en los perros podría revelar enfermedades humanas graves inherentes a la piel, y lo que comenzó como informes de casos extraños que han evolucionado desde entonces a un campo de investigación prometedora que intenta entrenar a los perros para detectar el cáncer por el olor.

Esas primeras historias sobre perros que sientan cáncer provocaron una cantidad igual de dudas y esperanza en los círculos médicos, y en 1989 Desparramar La prestigiosa revista «The Lancet» es una breve declaración sobre el perro británico que huele la piel, de modo que los investigadores suponen que «el tejido canceroso puede tener un olor distintivo» que los perros se dan cuenta sin humanos.

NOSOS INCREENCIONES

Los perros tienen un sistema mucho más sensible que nuestro sistema, por lo que pueden detectar bajas concentraciones de una parte del billón, que es similar a sentir una gota de sangre disuelta en las dos piscinas olímpicas.

Los científicos saben que las narices de los perros son asombrosas y funcionalmente, ya que tienen un estimado de 220-300 millones de receptores para el olor a aproximadamente 5 millones en la nariz humana, es decir, aproximadamente 50 veces más.

Además, la parte del cerebro responsable de tratar los olores (cebolla olfativa) es aproximadamente 40 veces mayor en los perros (en relación con el tamaño del cerebro) que en los humanos, y luego una gran parte del cerebro del perro se dedica a explicar los olores.

Los perros pueden separar la respiración del olor. Cuando inhalan, parte del aire va directamente a los pulmones, y otra parte va al olor, y esto permite un análisis continuo y preciso del olor incluso durante la respiración natural.

Las narices de los perros también contienen esqueletos complejos (concha nasal) que aumentan el área de la superficie del olor. Estas estructuras ayudan a calentar e hidratar el aire, y exponen las moléculas de aroma a los receptores de manera eficiente, lo que significa que los perros analizan exactamente los olores con cada olor, mientras que los humanos respiran en su mayoría directamente.

Aroma

Cada célula, ya sea normal o cancerosa, se exporta compuestos orgánicos volátiles microscópicos como parte de su metabolismo. Debido a su crecimiento anormal, las células cancerosas pueden liberar patrones únicos de compuestos orgánicos volátiles, exportando olores que difieren de las células normales, ya que los cánceres cambian el proceso de metabolismo natural, produciendo productos químicos inusuales o diferentes cantidades de productos de metabolismo natural, partículas de aroma de estos compuestos se ven en líquidos corporales como el sudor, la orina y la respiración.

A principios de la primera década de este siglo, varios investigadores pioneros decidieron probar la nariz del perro bajo circunstancias monitoreadas, y en 2004 se publicó por primera vez estudiar Oficial para probar el principio en la PMG Patrol, ya que Caroline Willis y sus colegas en el Reino Unido entrenaron a 6 perros durante un período de 7 meses para distinguir entre el olor de pacientes con orina con vejiga y personas sanas.

En las experiencias de doble consumo, es decir, experiencias que no se conocen sobre sus mecanismos de los técnicos, así como las sujetas a las pruebas, los perros tuvieron que elegir una muestra de orina positiva de cáncer de entre 7 opciones, y los resultados fueron sorprendentes: los perros eligieron la muestra de orina correcta en un 41% de veces, un mayor porcentaje de coincidencia.

De hecho, el éxito de estos experimentos ha demostrado una importancia estadística, enfatizando que algo sobre el olor a orina de cáncer estaba alertando a los perros. El equipo de Willis escribió, explicando la razón: «Los tumores producen compuestos orgánicos volátiles, e incluso cuando están en pequeñas cantidades, los perros pueden descubrir gracias al sentido excepcional del olfato que disfrutan».

Pero lo notable de estos experimentos fue una nueva sorpresa, ya que uno de los perros continuó indicando que la muestra de orina del grupo de «control», es decir, de una persona desconocida para tener cáncer, por lo que los científicos decidieron examinarla, y aquí era la sorpresa, por lo que al reexaminar esa persona que se supone que es sana, las pruebas revelaron un tumor renal que aún no se le diagnosticó. En otras palabras, el perro descubrió el cáncer que los médicos no habían descubierto.

Esto no es nuevo, porque los seres humanos a veces notan sugerencias sobre algunas enfermedades del olor. Por ejemplo, la insuficiencia hepática severa puede causar un cambio en la respiración de la respiración del paciente a dulce o malcriado, y la diabetes incomparable puede causar un olor a acetona en el alma, pero estos olores son claros cuando las altas concentraciones, mientras que los perros no necesitan ese extremismo, pueden sentir los olores más débiles.

Química muy especial

Los análisis de laboratorio han identificado muchos productos químicos posibles asociados con el cáncer. Por ejemplo, algunos tipos de cáncer de pulmón pueden liberar sustancias llamadas derivados de Alkanat o gasolina en la exhalación, mientras que el melanoma se puede emitir en la piel de ciertos compuestos alóficos. Sin embargo, los componentes exactos del «olor a cáncer» aún están en estudio.

Los investigadores conocen la existencia de algo que los perros están probados por la discriminación exacta de las muestras de cáncer, pero la determinación de las moléculas microscópicas fue difícil.

El descubrimiento de estas moléculas es un campo de investigación importante, ya que puede permitir el desarrollo de «narices» mecánicas o pruebas químicas que realizan la función en sí. Actualmente, los perros parecen descubrir un patrón de aromas en lugar de un químico, ya que son efectivos en una forma avanzada de análisis químico utilizando sensores biológicos.

Después de estudiar cáncer de vejiga en 2004, investigadores de todo el mundo lanzaron pequeñas experiencias para ver si los perros pueden oler otros tipos de cáncer. En California, un equipo dirigido por Michael McColoch entrenó a los perros domésticos comunes para oler el aliento de pacientes con cáncer de pulmón y mama, y ​​en 2006 los resultados se publicaron en estudiar En la patrulla «Antarv Kirarabi».

El estudio mostró una precisión sorprendente en la identificación de pacientes con cáncer a través de muestras de respiración. Los perros y su privacidad alcanzaron el 99% en la identificación de pacientes con cáncer (en comparación con los diagnósticos de diagnóstico de la biopsia).

El mismo estudio encontró que con respecto al cáncer de mama, los perros lograron una alergia y privacidad del 88% en la identificación de tumores al oler muestras de respiración.

Estos primeros resultados, a pesar de las muestras relativamente pequeñas, encabezaron los titulares y proporcionaron evidencia de que los cánceres incluso en sus primeras etapas tienen un aroma que se puede detectar. Poco después de 2011, un grupo de investigadores japoneses desarrolló esta idea más en una experiencia precisa para examinar el cáncer de colon y recto.

El equipo trabajó con Marin, un perro labrador negro especialmente entrenado, para detectar el cáncer de intestino usando muestras de sí mismo y heces. Sus estudios fueron publicados en la revista «Jet», donde Marin 74 realizó una prueba general, cada vez que le ofrecieron muestras de un grupo de personas (solo una de ellas tiene cáncer).

El rendimiento de la perra fue excelente, identificó adecuadamente el cáncer de intestino en 33 de 36 pruebas de respiración y 37 de 38 pruebas de heces, y esto se traduce en una resolución de aproximadamente 95% para muestras de respiración y 98% para muestras de heces, lo que coincide con la precisión de la colonoscopia en capacidad de diagnóstico.

Lo más interesante es que la perra descubrió el cáncer en sus primeras etapas y no fue engañada por muestras de personas con casos intestinales no cancerosos (como úlceras o inflamación). Esto demostró que el olor a cáncer es lo suficientemente preciso como para distinguir tumores malignos de otras enfermedades, lo cual es un punto esencial si queremos que los perros sean útiles en el campo clínico. En ese momento, la evidencia aumentaba que los perros que olían cáncer no son simplemente una coincidencia, sino más bien un fenómeno repetitivo.

En un estudio tras otro, y en diferentes países, los perros revelaron cáncer de pulmón, mama, colon, vejiga y ovario con precisión, o incluso la superioridad de las pruebas de diagnóstico estándar. En 2015, por ejemplo, los investigadores italianos informaron que dos perros de pastor alemanes entrenados pudieron identificar el cáncer de próstata a partir de muestras de orina con precisión que excedía el 90%, en un experimento que incluía 900 hombres (360 con cáncer de próstata y 540 intactos), los perros olieron cada muestra de orina e indicaron adecuadamente la presencia de «cáncer» o «falta de cáncer» en la mayoría de los casos de casos.

A menudo es difícil diagnosticar el cáncer de próstata de manera confiable, ya que el análisis de sangre habitual se caracteriza por una tasa de resultados positiva altamente alta, es decir, los resultados de las pruebas dicen que algo existe (cáncer de próstata en este caso), mientras que en realidad no existe, la idea de que la nariz del perro podría sobresalir en precisión en las pruebas de laboratorio de rutina como una alarma para los investigadores.

Entrenamiento para perros

Pero aquí surge una pregunta importante: ¿cómo entrenar a un perro de acuerdo con los criterios del laboratorio médico? Resulta que es una mezcla de técnicas clásicas de entrenamiento de perros y un protocolo científico estricto. Los entrenadores generalmente usan una forma de refuerzo positivo, como entrenar perros en bombas que olían o oler drogas.

Uno de los métodos comunes es el sistema de entrenamiento de clics, que primero prepara a los perros para comprender que el sonido de clic, seguido de una bonificación, significa que hizo lo correcto.

Luego viene la etapa de adaptación del olor: el perro está expuesto a muestras de pacientes con cáncer afirmado, tal vez oliendo un trozo de gasa que respira a un paciente con cáncer, o una botella de orina de un paciente con cáncer, y es recompensado cada vez que indica (sentado, tocando o cualquier otro signo que enseñara) a esa muestra.

Durante meses, los entrenadores son gradualmente difíciles, por ejemplo, ingresan a muestras de «control» de personas no cáncer, los mezclan con personas con cáncer y se aseguran de que el perro reciba recompensas solo cuando se le paga a la muestra correcta.

Al final del entrenamiento, el perro puede enfrentar 7 muestras, por ejemplo, y debe elegir la única muestra positiva de 6 muestras negativas, un sistema similar a los experimentos en estudios de investigación.

No todos los perros tienen éxito; Algunos de ellos fallan si perdió la atención o no mantiene la precisión, pero muchos perros se dedican al juego con entusiasmo.

En la práctica, muchas cepas (desde Labrador Retrifer y el pastor alemán hasta los perros Bodel, Spanel e híbridos) fueron intentados para examinar el cáncer, y lo más importante es el poder del fuerte olor y entrenamiento.

Los perros de Labrador son famosos por su equilibrio entre el excelente sentido del olfato, su intenso deseo de alimentos (beneficioso para el entrenamiento basado en recompensas) y su amable impresión.

Los perros pasajeros alemanes, conocidos por su trabajo en la policía y el ejército, también superan los experimentos de detección del cáncer (como el estudio del cáncer de próstata italiano), y también se han probado cepas más pequeñas de narices afiladas, como Bitel.

En una de las primeras experiencias en el Reino Unido, los perros que participaron en ese estudio fueron una mezcla de diferentes cepas, lo que indica que es una habilidad de aprendizaje y no se limita a una raza. El denominador común es que el perro está entusiasmado con los juegos de olor y puede aprender a concentrarse en los olores exactos.

En este contexto, el período de entrenamiento varía, algunos estudios han informado el entrenamiento de perros en un período que no excede de 6 a 8 semanas para dominar los conceptos básicos del entrenamiento, mientras que los programas más avanzados pueden llevar 6 meses o más antes de que los perros trabajen a plena capacidad.

Método limitado

Pero a pesar de todos estos éxitos y la publicación de docenas de estudios, muchos de ellos fueron pequeños estudios experimentales que incluían entre un perro y unos pocos perros, y docenas o unos cientos de pacientes como máximo.

Aunque los resultados a menudo son impresionantes, pueden variar. Una revisión de los experimentos publicados encontró que las sensibilidades variaron entre el 41% en algunos casos (que no es mucho mejor que la coincidencia) y aproximadamente el 99% en otros casos.

Este contraste indica que los estudios no fueron todos el mismo resultado con la misma precisión, ya que las diferencias en los métodos de entrenamiento, las muestras utilizadas o incluso la tensión del perro en los resultados pueden afectar los resultados.

La posibilidad de reproducir los resultados es un problema: si los perros de laboratorio logran más del 90%, mientras que otros perros de laboratorio logran solo el 50%, ¿qué significa eso? ¿Son mejores algunos perros? ¿O las muestras fueron diferentes?

Para los escépticos de los científicos, estas preguntas se plantean mucho, y hacen que sea temprano hablar sobre herramientas de detección muy precisas que pueden usarse en la detección de cáncer, pero es cierto que los perros pueden oler esta enfermedad, que es el día más feroz en nuestra historia.

Si algún día podemos determinar las moléculas que huelen los perros y cómo olerlas con precisión, podemos tratar de construir sensores para esas moléculas. Actualmente, los científicos están trabajando para diseñar dispositivos respaldados por matrices de sensores químicos (que a veces se combinan con algoritmos de inteligencia artificial) que intentan descubrir los patrones de los vehículos orgánicos voladores asociados con la enfermedad.

En algunos casos, los científicos usaron perros para dirigirlos para construir estos dispositivos, dando muestras de perros para olerlos, luego eliminarán ciertos productos químicos de ellos sistemáticamente, y si el bote «Q» se elimina del perro que detiene la distinción de la muestra como cáncer, entonces se ha descubierto una parte esencial del olor del olor.

Repitió este proceso, los investigadores pueden centrarse en algunos compuestos orgánicos volátiles más importantes, luego estos compuestos se convierten en objetivos de análisis químicos.