Ang Science ng Sniff: Bakit Mga Aso ay Mahusay Sakit Detectors


Noong Nobyembre 2016, isang pangkat ng mga siyentipiko mula sa Medical Research Council sa Gambia ang bumisita sa mga primaryang paaralan na armado ng daan-daang murang medyas na medyas na naylon. Ang pag-abot sa kanila sa mga batang may edad na 5 hanggang 14, inutusan sila ng mga mananaliksik na magsuot ng medyas sa loob ng isang gabi, lamang na inalis sila kung hinuhugasan nila ang kanilang mga paa para sa panalangin. Nang sumunod na araw ay bumalik sila upang kolektahin ang maruming paglalaba, pag-uri-uriin ito, at ilagay ito sa koreo sa isang British charity na gagastusin sa susunod na apat na buwan gamit ang materyal upang sanayin ang mga aso upang makilala ang isang amoy na hindi mahahalata sa ilong ng tao: ang molecular signature ng malarya.

Ang mga aso ay nagtataglay ng pang-amoy nang maraming beses na mas sensitibo kaysa sa kahit na ang pinaka-advanced na gawa ng tao na instrumento. Gaano kalakas ang isang puppet schnoz? May sapat na lakas upang matuklasan ang mga sangkap sa mga konsentrasyon ng isang bahagi kada trilyon-isang solong patak ng likido sa 20 swimming pool ng Olimpikong laki. Sa pagsasanay, ang mga aso ay maaaring mag-sniff out bomba at droga, ituloy ang mga suspect, at makahanap ng patay na mga katawan. At higit pa, ang mga ito ay ginagamit nang eksperimento upang makita ang sakit ng tao-kanser, diyabetis, tuberculosis, at ngayon, malarya-mula sa amoy lamang.

Sa Lunes, ipinakita ng mga mananaliksik ang pinakabagong mga resulta sa taunang pagpupulong ng American Society of Tropical Medicine at Hygiene sa New Orleans. Sa double-blind tests, dalawang canines ang pinatunayan ng tama sa pagpili ng pabango ng mga bata na nahawaan ng malarya parasites 70 porsyento ng oras. Habang ang lahat ng mga kabataan ay lumitaw na malusog, ang mga pagsusuri sa dugo na pinangangasiwaan sa lugar ay natuklasan na ang 30 mga bata ay aktwal na nagdadala ng sakit. Ang gawaing ito ay isang patunay lamang ng konsepto, ngunit ang pag-asa ay isang araw na maaaring i-deploy ang mga biodetection dogs sa mga paliparan, port ng entry, o iba pang mga crossings ng hangganan, upang maiwasan ang mga asymptomatic carrier ng parasite na nagdudulot ng malarya mula sa pagdadala nito pabalik sa mga lugar kung saan ang sakit ay naalis na.

Ang trabaho ay pinondohan ng isang $ 100,000 na bigay mula sa Bill & Melinda Gates Foundation, na naging prayoridad sa malarya sa mga nakaraang taon, kahit na nagsusulong ng isang ambisyosong pagsisikap upang puksain ang sakit na may Crispr na-edit na mga lamok. Nagbabala ang World Health Organization sa kanyang pinakabagong ulat sa malarya na ang mga dekada-mahabang pag-unlad sa paglaban sa sakit ay tumigil at may panganib na mababaligtad. Bawat taon, pinapatay nito ang kalahating milyong tao, karamihan sa mga bata.

"Ang susunod na yugto ay upang malaman kung gaano kahusay ang mga aso ay maaaring gawin sa ilalim ng natural na kalagayan sa mga totoong tao," sabi ni James Logan, Ulo ng departamento ng sakit na kontrol sa London School of Hygiene & Tropical Medicine, na collaborated sa pananaliksik. Kung mapapatunayan nila ang sapat na sanay, ang mga aso ay maaaring maging isang nakagawiang, hindi nakakainip na screening tool. Maaari silang maging kapaki-pakinabang lalo na sa mga dry months, kung may ilang mga lamok at napakaliit na paghahatid ng sakit, subalit ang parasito ay sinanib ng mga host ng tao na hindi nagpapakita ng anumang mga sintomas. "Ang paghahanap ng mga indibidwal ay kasalukuyang napakahirap," sabi ni Logan.

Sa pag-aaral na ito, ang mga aso ay sinanay upang mag-amoy ng malarya sa pamamagitan ng pabango ng sakit sa mga sample ng medyas na isinusuot ng mga nahawaang bata.

Medical Detection Dogs

Isang entomologist sa pamamagitan ng pagsasanay, ginugol ni Logan ang mga unang taon ng kanyang karera na sinusubukan na maunawaan kung bakit ang ilang tao ay mas kaakit-akit sa mga lamok kaysa sa iba. Ilang taon na ang nakararaan, siya ay nagsimulang magtaka kung, tulad ng iba pang mga parasito na umaasa sa maraming mga host upang makumpleto ang kanilang buhay-cycle, malarya-nagiging sanhi Plasmodium nagkaroon ng isang paraan upang gawing mas masarap ang amoy ng mga nahawaang tao sa mga may pakpak ng dugo. Sa pamamagitan ng isang serye ng mga eksperimento, ang kanyang grupo ng pananaliksik ay nagpakita na sa katunayan, ang mga taong nahawaan ng parasito ay naglabas ng isang natatanging aroma na nagpadala ng skeeters a'swarming. Nakilala nila ang isang cocktail ng mga volatile compound na nagpatunay ng potent potion para sa pag-akit ng mga lamok.

Kung saan nagmula ang molekular homing beacon na ito ay isang misteryo pa rin. Ang Logan ay may tatlong posibilidad: ang parasito ay maaaring gumawa nito, ang stress mula sa pagkakaroon ng isang taong nabubuhay sa kalinga ng iba sa katawan ay maaaring inducing ang mga cell ng tao upang ipagtustos ito, o ang impeksiyon ay nagbabago ang mga bacterial na komunidad na nabubuhay sa balat ng tao, na nagreresulta sa tanda ng pabango. Ang susunod na yugto ng kanilang pagsasaliksik ay nagsasangkot sa pagsisikap na higit pang maunawaan ang mga detalye, upang maaari silang bumuo ng isang araw ng isang aparato na gumagana sa ilong ng isang aso, nang walang pangangailangan para sa isang pooper-scooper. At samantala, plano nila na magsimula ng mga pagsubok sa totoong mundo upang makita kung paano ginagawa ng mga aso sa mga tao, hindi lamang medyas.

Kaya paano mo binabayaran ang isang aso upang makita ang sakit? Karamihan sa parehong paraan na nais mong sanayin ang isa upang pumili ng isang simoy ng pulbura o heroin. Magsimula ka sa pagtuturo sa kanila ng isang laro ng sniff-and-seek.

"Ang mga aso ay may isang bagay na tinatawag na neophilia, na nangangahulugang ang mga ito ay naaakit sa mga bago at kagiliw-giliw na mga amoy," sabi ni Claire Guest, na nagpapatakbo ng Medical Detection Dogs, isang sampung taon gulang na kawanggawa na organisasyon na nakatuon sa pagsuporta sa pananaliksik sa trabaho sa biodetection ng aso. Sa kanilang mga pasilidad sa isang oras sa labas ng London, ang mga tagapagsanay ng tao ay naglalagay ng ilang patak ng isang karaniwang likido sa pagsasanay sa maliliit na garapon ng salamin. Ang mga nakuha sa likod ng isang metal grate nakalakip sa isang nakatayo braso, na kung saan ay naka-linya up ng isa sa tabi ng isa. Ang mga aso ay tinuruan upang lumakad sa linya, na huminto sa pagsinghot ng bawat isa. Kung huminto sila sa bagong amoy ng isang trainer croons, "That's it, good dog." Sa lalong madaling panahon natutunan nila na kung sila ay tumigil at umupo sa pagturo sa tamang garapon, makakakuha sila ng isang gamutin.

Ang mga aso ay hindi nakatira sa mga pasilidad-naninirahan sila sa mga pamilya sa lugar at pumapasok sa bawat araw para sa ilang oras ng trabaho. Kaya maaaring magtagal ng ilang linggo upang matutunan ang mga pangunahing panuntunan ng laro. Ngunit sa sandaling tapos na, maaari mong ilipat ang mga ito sa iba pang mga amoy, tulad ng medyas ng schoolkids '. Ang MDD ay nagsanay ng tatlong aso upang makilala ang malarya; isang spaniel na nagngangalang Freya, Sally, isang Labrador, at Lexi, isang paghahalo ng Lab-Golden Retriever. Ang mga ito ay 3 ng 38 mga aso na kasalukuyang nagtatrabaho sa samahan. Ang iba ay natututo kung paano mag-sniff ang kanser sa prostate, colorectal cancer, diabetes, Parkinson, at sa mga pinakabagong pagsubok, ang bacteria na nagiging sanhi ng mga impeksiyon sa ihi. Ang bawat aso ay bihasa lamang sa isang indikasyon ng sakit, ngunit hindi dahil hindi nila matutunan ang higit sa isa. Ang kanilang mga humahawak ng tao ay hindi lamang malalaman kung aling iyon. Sa teorya itinuturo mo ang mga ito na magtaas ng tamang paa para sa malarya at kaliwang paa para sa diyabetis, ngunit malamang na ipakilala ang higit pang pagkakamali sa equation.

Ang lahat ng gawaing ito ay malalim na personal para sa Guest, na ang ama ay na-diagnose na may Parkinson ng ilang taon na ang nakakaraan. Noong 2009, ang kanyang sariling aso, si Daisy, ay paulit-ulit na nudged sa kanya sa dibdib, nosing out isang bukol na naging kanser sa suso. Subalit siya ang pinaka-excited sa pamamagitan ng ilan sa mga organisasyon ng mas maraming out-may pananaliksik. Ang MDD ay nakikipagtulungan sa isang siyentipiko sa Mexico City na nagtayo ng bioelectronic na ilong para sa mga layunin ng pagtuklas ng kanser sa pamamagitan ng amoy. Ngunit ang mga algorithm nito ay kailangang ituro kung gaano kalungkutan ang mga tisiyu. Na kung saan ang mga aso ay pumasok. "Maaari nating sabihin sa aso, '10 ang kanser dito, na siyang pinakakalakas sa pinakamatibay,' at pagkatapos ay pinapakain natin ang datos sa AI," sabi ng Guest. "Kung ang mga machine ay maaaring maunawaan kung ano ang amoy ay, na magiging isang mas malakas na tool para sa amin sa hinaharap."


Higit pang mga Great WIRED Stories