De insecten kunnen zelfs verschillende typen longkankercellen onderscheiden louter op basis van de ‘geur’. Deze ontdekking zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe tests om longkanker vroegtijdig op te sporen.
We weten dat het zo vroeg mogelijk opsporen van kanker heel belangrijk is. Dat komt omdat de overlevingskansen sterk variëren afhankelijk van het stadium waarin de ziekte wordt ontdekt. In het eerste stadium hebben patiënten een overlevingskans van 80 tot 90 procent, terwijl deze kans bij diagnose in stadium vier slechts 10 tot 20 procent is. Wetenschappers zijn daarom intensief op zoek naar methoden om kanker snel te kunnen diagnosticeren. En nu komt er hulp uit onverwachte hoek. Want mogelijk dat de honingbij zomaar eens een handje zou kunnen helpen, zo schrijven onderzoekers in een nieuwe studie.
Reukvermogen
Het is al langer bekend dat sommige dieren een buitengewoon goed reukvermogen hebben. Daarom vertrouwen we bijvoorbeeld op de neus van honden voor het opsporen van drugs en explosieven. Maar ook sommige insecten blijken bijzonder goed te kunnen ruiken. Het opsporen van explosieven is bijvoorbeeld niet alleen weggelegd voor honden, ook sprinkhanen schijnen hier goed in te zijn. “Insecten hebben een geweldig reukvermogen, net zoals honden dat hebben,” vertelt onderzoeker Debajit Saha. Nog zo’n insect dat uitstekend kan ruiken, is de honingbij. En daarom wilden onderzoekers zien of honingbijen misschien het verschil kunnen opmerken tussen de chemische stoffen in de adem van gezonde mensen en die van mensen met longkanker.
Verschillen
Er bestaan belangrijke verschillen tussen kankercellen en gezonde cellen. Zo vormen kankercellen terwijl ze groeien bijvoorbeeld verschillende chemische verbindingen. Als deze verbindingen de longen of luchtwegen van een patiënt bereiken, kunnen ze mogelijk met toekomstige, geavanceerde apparaten worden gedetecteerd in de uitgeblazen adem. Op dit moment zijn dergelijke instrumenten helaas nog niet beschikbaar. Onderzoekers vermoeden echter dat honingbijen van nature mogelijk al deze verbindingen in uitgeademde lucht kunnen detecteren. Dit zou ons wellicht een stap dichter bij zo’n technologie kunnen brengen.
Recept
Het team bedacht een mengsel met verschillende niveaus van zes verbindingen, zoals trichloorethyleen en 2-methylheptaan, om de chemische samenstelling van de adem van iemand met longkanker na te bootsen. Ze creëerden ook een synthetisch mengsel dat de samenstelling van gezonde adem nabootste. “Het vereiste veel precisie om het recept te maken,” vertelt onderzoeker Elyssa Cox. “Vervolgens hebben we de synthetische mengsels van zowel longkanker als gezonde menselijke adem getest op ongeveer twintig bijen.”
Geur
De onderzoekers ontwierpen een speciaal op maat gemaakt harnas, zodat de bij op zijn plek bleef. Ook brachten ze kleine elektroden op de hersenen aan om eventuele veranderingen in de hersensignalen te meten. En toen kon het sniffen beginnen. “We hebben de geuren aan de antennes van de honingbijen aangeboden en de neuronale signalen van hun hersenen geregistreerd,” legt Saha uit. “En we zagen inderdaad een verandering in de neurale reactie.”
Hersensignalen
Nadat ze de neurale gegevens hadden geanalyseerd, ontdekten de onderzoekers sterke activiteitspieken in de hersensignalen. “We kunnen verschillen zien in hoe de honingbijen ruiken,” licht teamlid Michael Parnas toe. “We hebben verschillende neuronen geïdentificeerd die actief waren in de hersenen en die duidelijk het onderscheid konden maken tussen de synthetische adem van longkanker en gezonde adem.”
Kleine concentraties
Het betekent dat honingbijen dus biomarkers of chemische concentraties kunnen detecteren die gerelateerd zijn aan longkanker in menselijke adem. Vervolgens wilden de onderzoekers meten hoeveel van de verbindingen die verband houden met kanker aanwezig moesten zijn in iemands adem, zodat de honingbij kanker kon detecteren. “De honingbijen detecteerden zeer kleine concentraties; het resultaat was zeer sterk,” aldus Saha. “Bijen kunnen zelfs kleine veranderingen in de chemische concentraties van ademmengsels onderscheiden, zelfs op het niveau van delen per miljard.”
Verschillende longkankercellen
Vervolgens gingen de onderzoekers nog een stapje verder. Zo vroegen ze zich af of honingbijen misschien ook onderscheid kunnen maken tussen verschillende typen longkankercellen. Voor deze experimenten werden diverse soorten menselijke longkankercellen gekweekt in afgesloten, luchtdichte flacons. Vervolgens werd een sensor gebaseerd op het reukvermogen van honingbijen gebruikt om de geur van deze kankercellen te testen. De onderzoekers hebben aangetoond dat deze bijen-hersenensensor succesvol onderscheid kan maken tussen verschillende vormen van longkanker, zoals kleincellige en niet-kleincellige vormen, en gezonde cellen. “Het is verbazingwekkend dat honingbijen niet alleen kankercellen kunnen detecteren, maar ook onderscheid kunnen maken tussen verschillende typen longkankercellen,” merkt mede-auteur Autumn McLane-Svoboda op. “De toekomstige implicaties hiervan zijn enorm. Onze sensor zou mogelijk kunnen bijdragen aan het snel stellen van een nauwkeurige diagnose voor patiënten, wat essentieel is voor een effectieve behandeling.”
Wie nu bang is een zwerm honingbijen op de spreekkamer van de oncoloog tegen te komen; wees gerust. Het doel van de onderzoekers is niet om dit fysieke insect in te zetten. Ze willen echter leren van de natuurlijke vaardigheden van honingbijen. Saha beschouwt deze ontwikkeling dan ook als een springplank naar meer geavanceerde biologische en geur-gebaseerde technologieën voor ziektedetectie. Het team van Saha heeft plannen om in de toekomst een test te ontwikkelen waarbij patiënten simpelweg in een apparaat hoeven te ademen. De sensor, gebaseerd op hoe honingbijen ruiken, zal de adem analyseren en direct kunnen melden of er chemische stoffen aanwezig zijn die verband houden met kanker. En dat maakt het mogelijk om deze slopende ziekte in een veel vroeger stadium op te sporen, wat weleens talloze levens zal kunnen redden.
