Chip-Wurm, der “Weihrauch” riecht, um Lungenkrebs zu identifizieren

In Liu Cixins Kurzgeschichte „Once Upon a Time in the Cretaceous“ haben Dinosaurier und Ameisen, zwei Tiere mit enormen Größenunterschieden, eine sehr interessante Beziehungskulisse: Große Dinosaurier können keine präzisen Operationen ausführen, aber kleine Ameisen sind einfach zu bewerkstelligen.

Für Menschen nutzen sie immer die angeborenen Fähigkeiten anderer Kreaturen, um ihre eigenen Mängel auszugleichen. Zum Beispiel werden wir den hervorragenden Geruchssinn von Hunden nutzen, um gefährliche Gegenstände wie brennbare und explosive Stoffe und Drogen zu erkennen, und einige Hunde können nach dem Training sogar Krebs riechen.

Krebs ist eine Krankheit, die Menschen riechen. Laut der Weltgesundheitsorganisation stellt Krebs eine der häufigsten Todesursachen weltweit dar. Im Jahr 2020 werden fast 10 Millionen (oder fast jeder sechste) Todesfälle durch Krebs verursacht.

Die Daten mögen düster erscheinen, aber viele Krebsarten sind heilbar, wenn sie früh erkannt und wirksam behandelt werden. Die Früherkennung kann zu einer frühzeitigen Behandlung führen, was die Überlebenswahrscheinlichkeit erheblich erhöht, die Morbidität und Behandlungskosten senkt und das Leben von Krebspatienten verbessert.

Allerdings ist die Früherkennung von Krebs nicht so einfach: In der Animation „Cell at Work“ gibt es eine anthropomorphe Darstellung: Krebszellen „tarnen“ sich manchmal als normale Zellen, um der Überwachung des Immunsystems zu entgehen.

Und was dem Immunsystem fehlt, kann der Wurm vielleicht. Ein Forscherteam fand im Labor heraus, dass ein einfacher Organismus, der Wurm C. elegans, Duftspuren verfolgen und sich in Richtung Krebszellen winden kann.

Also entwickelten sie ein Gerät, das mithilfe winziger Würmer Lungenkrebszellen erkennt, das sie auf der Frühjahrstagung 2022 der American Chemical Society (ACS) vorstellen werden, in der Hoffnung, dass es Ärzten eines Tages helfen könnte, Krebs nicht-invasiv zu diagnostizieren frühen Zeitpunkt.

Derzeit diagnostizieren Ärzte Lungenkrebs durch bildgebende Verfahren oder Biopsien, aber diese Methoden haben Schwierigkeiten, Tumore in einem frühen Stadium zu erkennen. Während Hunde darauf trainiert werden können, Krebs zu erschnüffeln, sind sie im Labor nur begrenzt einsetzbar, also versuchten sie es mit bodenbewohnenden Nematoden, C. elegans, die von bestimmten Düften angezogen oder abgestoßen werden.

Die Forscher stellten einen Chip aus Polydimethylsiloxan-Elastomer her, indem sie an einem Ende des Chips Kulturmedium von Lungenkrebszellen und am anderen Ende Medium von normalen Lungenfibroblasten hinzufügten. Nachdem sie die Würmer eine Stunde lang in der zentralen Kammer platziert hatten, beobachteten sie, dass mehr Würmer in das Lungenkrebsmedium krochen als in das normale Medium.

Im Gegensatz dazu zeigten Würmer mit Mutationen in einem Geruchsrezeptor-Gen namens odr-3 dieses bevorzugte Verhalten jedoch nicht.

In anderen Studien mit "Würmern auf einem Chip" identifizierten die Forscher spezifische Geruchsmoleküle, die C. elegans zu Lungenkrebszellen locken, darunter die Verflüchtigung der blumig duftenden sexuellen organischen Verbindungen "2-Ethyl-1-Hexanol". , spekulieren die Forscher, dass ihr Geruch dem der Lieblingsnahrung der Nematoden ähneln könnte.

Basierend auf diesen Tests schätzten die Forscher, dass das Gerät beim Nachweis von Krebszellen in verdünnten Zellkulturmedien zu etwa 70 Prozent effizient war. Sie hoffen auch, die Genauigkeit und Empfindlichkeit dieser Methode zu verbessern, indem sie Würmer verwenden, die zuvor Krebszellmedien ausgesetzt waren, und „Würmer auf einem Chip“ für den Nachweis von kultivierten Lungenkrebszellen optimieren.

Sie planen auch, die Machbarkeit der Verwendung von Urin, Speichel und sogar menschlicher Ausatemluft zu testen. In Zusammenarbeit mit Ärzten plant es auch, das Gerät bei anderen Krebsarten zu testen, um zu sehen, ob der Ansatz bei der Diagnose von Patienten in einem frühen Stadium helfen kann.

Tatsächlich sind es nicht nur Würmer: Ein Forscherteam in Frankreich hat kürzlich eine Methode entwickelt, mit der Ameisen darauf trainiert werden können, Krebszellen zu erkennen. Die Forscher führten Vorversuche an zwei Arten von Brustkrebszellen mit einer Ameise namens Formica fusca (Seidenholzameise) durch.

In nur drei Trainingsversuchen konnten die Forscher den Ameisen effektiv beibringen, zwischen krebsartigen und nicht krebsartigen Zellen zu unterscheiden, und zwar mit einer ähnlichen Genauigkeit wie in einer Krebserkennungsstudie mit Hunden. Aber die Trainingszeit und die Wartungskosten von Ameisen sind geringer (ca. 30 Minuten, während Hunde 6-12 Monate brauchen), daher ist es "kostengünstiger" als das Testen mit Hunden.

Ob Ameisen oder Chipwürmer zur Krebserkennung, die aktuelle Forschung befindet sich freilich noch im Anfangsstadium und bis zur praktischen Anwendung ist noch ein weiter Weg zu gehen. Wir hoffen natürlich, dass ein solch kostengünstiges und effizientes Verfahren so schnell wie möglich realisiert werden kann, damit mehr vom Krebs „befallene“ Leben gerettet werden können.

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