Животная диагностика

Группа исследователей из Медицинского центра при Калифорнийском университете (University of California) и Университета Айовы (University of Iowa) выяснила, что голуби обладают способностью различать изображения, а также удивительной памятью – птицы могли запомнить почти 2000 различных изображений.

Ричард Левенсон (Richard Levenson) и его коллеги предположили, что эти способности голубей могут использоваться и при диагностике онкологических заболеваний. Ученые провели ряд экспериментов, в первом из которых участвовало восемь сизых голубей, а во втором и третьем – по 4 птицы.

Голубям демонстрировались результаты различных исследований, в которых участвовали здоровые женщины и те, кто страдал раком молочной железы: иммуногистохимические образцы, маммограммы, а также снимки доброкачественных и злокачественных опухолей.

Фото: University of Iowa

Все изображения также показывали опытным онкологам, предлагая им после изучения снимка сделать выводы о диагнозе пациентки.

Перед экспериментом все голуби прошли обучение – исследователи показывали птицам цветные и монохромные изображения с результатами гистологического исследования. В том случае, если на фото была злокачественная опухоль, голуби должны были нажимать голубую кнопку, а при рассматривании доброкачественного новообразования – желтую. За каждый правильный ответ голуби получали лакомство и вскоре научились нажимать кнопки самостоятельно.

После обучения птицам было предложено рассмотреть гистохимические изображения, которые они никогда ранее не видели – на одном из них была злокачественная опухоль. Спустя три дня после начала обучения точность распознавания составляла лишь 50%, однако через две недели птицы были способны верно определить присутствие злокачественной опухоли в 85% случаев.

При рассматривании маммограмм голубям предстояло отличить скопления микрокальцинатов от опухолевой ткани.  Птицы смогли идентифицировать кальцинаты в 72% случаев, аналогичный показатель среди врачей составил 70%.

А вот последнее испытание, в ходе которого нужно было различить  снимки злокачественных и доброкачественных образований, закончилось неудачно. Несмотря на то, что обучение голубей длилось более 80 дней, точность распознавания не превышала 50%. Впрочем, авторы отмечают, что и онкологи сталкиваются с подобными трудностями.

Удивительным оказался тот факт, что точность коллективной диагностики, когда одно и то же гистохимическое изображение демонстрировалось сразу четырем голубям, оказалось наиболее точным – 99%.

Исследователи не исключают того, что голуби могут использоваться при проведении диагностических исследований.

Собаки, эпилепсия и диабет

Известно, что собаки обладают уникальным нюхом, благодаря чему они используются при поиске взрывчатки и наркотических веществ. Однако недавно стало известно, что собаки – не только отличные ищейки, но и неплохие диагносты. Уже появились исследования, доказывающие, что эти животные могут «вынюхивать» рак.

Марк Руфенахт (Mark Ruefenacht), основатель организации Dogs for Diabetics, выяснил, что некоторые собаки после специальной тренировки могут замечать гипогликемию у диабетиков, улавливая изменение запаха пациента. 

Сначала животных обучали распознавать образцы крови с низким сахаром, а потом проводили тренировку с участием пациентов, страдающих диабетом. Точность диагностики составила 90%.

А вот канадские ученые показали, что собаки способны предсказывать наступление эпилептических приступов у детей. Всего в исследовании, проведенном Адамом Киртоном (Adam Kirton) из Детской больницы Альберта (Alberta Children’s Hospital), участвовало 60 собак, девять из которых распознавали приступ до его наступления. В 80% случаев собаки каким-либо образом реагировали на приближающийся приступ за несколько минут или часов до его начала, привлекая внимание родителей. Что именно распознают собаки, пока неясно.

Мыши и птичий грипп

Хорошее обоняние не только у собак, но и у мышей. Не так давно группа специалистов из Центра изучения химических ощущений Монелла (Monell Chemical Senses Center) показала, что эти грызуны способны по запаху выявить птичий грипп.

Заражение человека птичьим гриппом впервые было зарегистрировано в Гонконге в 1997 году и с тех пор болезнь унесла жизни более двух сотен человек.

Авторы во главе с Брюсом Кимбаллом (Bruce Kimball) выяснили, что фекалии птиц, зараженных этим вирусом, пахнут иначе, чем экскременты здоровых птиц.  Оказалось, что изменение запаха связано с присутствием в них ацетоина. Известно, что это же соединение образуется в организме человека при развитии ряда желудочно-кишечных заболеваний.

В ходе эксперимента диких уток заражали низкопатогенным вирусом гриппа H₅N₂, после чего учили мышей различать фекалии заболевших и здоровых птиц.

Ученые объясняют, что грипп у птиц как правило протекает бессимптомно. Для того, чтобы выяснить, больна ли птица, необходимо поймать ее и взять у нее мазок. Новый же метод позволит быстро обнаружить присутствие вируса в популяции птиц и принять необходимые меры, считают исследователи.

Черви и рак

Удивительные способности диагностировать рак были обнаружены у нематод.  Один из распространенных объектов биологических исследований круглый червь Caenorhabditis elegans смог верно выявить присутствие в организме человека опухолей девяти разных типов.

Такааки Хиротсу (Takaaki Hirotsu) из Университета Кюсю (Kyushu University) и его коллеги показали, что черви могут выявить рак даже на ранних стадиях. Они провели серию экспериментов, в которых червям сначала предлагалось определить, где находится среда, в которой культивировались опухолевые клетки. Черви реагировали на запах и двигались в направлении чашки Петри со средой после культивации, а не в сторону чашки со свежей средой.

Фото: Sinclair Stammers/SPL

В других экспериментах авторы блокировали ольфакторные нейроны червей, необходимые для улавливания запахов, что приводило к остановке перемещения нематод. Все это указывает на то, что черви действительно реагируют на какое-то изменение запаха раковых клеток.

Авторы протестировали способность нематод выявлять рак в образцах мочи людей, страдающих этим заболеванием. Точность диагностики в этом случае составила 96%, причем черви смогли верно определить наличие опухолей девяти разных типов, среди которых был рак легкого, рак поджелудочной железы и рак молочной железы.

Ученые надеются, что новый диагностический тест, в котором будут использоваться способности нематод выявлять рак, начнет использоваться в клинической практике в 2019 году.

Крысы и туберкулез

Бельгийская некоммерческая организация APOPO с 2008 года использует гигантских сумчатых крыс для диагностики туберкулеза в Африке. Сперва такой проект был запущен в Танзании, а несколькими годами позже – в Мозамбике.

Люди специальным образом обучают животных в течение девяти месяцев, после чего отправляют их на работу в диагностические центры.

Для выявления туберкулеза необходимо провести микроскопическое исследование взятых у пациентов образцов – специальная окраска позволяет обнаружить в них микобактерии. Точность такой диагностики зависит от квалификации лаборанта и состояния используемого оборудования.

Крысы же распознают образцы, взятые у больных туберкулезом, не только точно, но и быстро. На изучение 50 образцов крыса тратит всего 8 минут – у человека на это ушел бы целый день.

Диагностика туберкулеза – важная задача для африканских стран. Так, в Мозамбике упускается около половины случаев заболевания. Сейчас крыс используют для подтверждения диагноза и перепроверки образцов.

Кстати, эти же животные, участвующие в программе APOPO Hero Rat, способны находить мины, реагируя на запах взрывчатого вещества.

Животные  уже активно используются для диагностики различных заболеваний, упрощая и ускоряя их выявление. Впрочем, удивительными способностями обладают и некоторые люди. Так, жительница Великобритании Джой Милн (Joy Milne) утверждает, что болезнь Паркинсона имеет свой запах, и она способна его почувствовать. В экспериментах она смогла верно определить, кто из участников исследования страдает это болезнью, причем в одном случае она  диагностировала заболевание за 8 месяцев до появления первых симптомов.