Con un semplice test del respiro di un paziente, gli elettrodi inseriti nel cervello degli insetti bionici possono aiutare ad individuare i segni rilevatori della malattia
Jessica Hamzelou
In passato, sono stati utilizzati altri animali per scoprire la presenza di una malattia. Per esempio, i cani possono essere addestrati a rilevare quando i livelli di zucchero nel sangue dei loro proprietari iniziano a diminuire. In tutti i casi, l’ipotesi è che gli animali percepiscano le sostanze chimiche che le persone emettono attraverso l’odore del corpo o l’alito. Il mix di sostanze chimiche può variare a seconda del metabolismo di una persona, che si ritiene cambi quando ci ammaliamo.
Ma i cani sono costosi da addestrare e accudire. Inoltre, realizzare un dispositivo che imiti il naso di un cane si è rivelato estremamente difficile da realizzare, afferma Debajit Saha, uno degli scienziati autore dello studio sulle cyber locuste, che non è stato ancora sottoposto a revisione paritaria.
“Questi cambiamenti sono presenti in poche particelle per trilione”, spiega Saha, un neuroingegnere della Michigan State University, “e ciò li rende difficili da rilevare anche con tecnologie all’avanguardia. Ha quindi deciso di partire dal cervello delle locuste, un tipo di insetti ben studiati negli ultimi anni, e di inserire degli elettrodi nei lobi del cervello che ricevono i segnali dalle antenne che gli insetti usano per percepire gli odori.
Il suo team ha anche coltivato tre diversi tipi di cellule tumorali umane del cavo orale, nonché cellule sane della mucosa boccale umana e con un dispositivo per catturare il gas emesso da ciascuno tipo di queste cellule lo hanno soffiato sulle antenne delle locuste. Il cervello delle locuste ha risposto a ciascuna tipologia cellulare in modo diverso. I modelli di attività elettrica registrati erano così distinti che il team ha potuto immediatamente identificare con correttezza se le cellule erano cancerose.
“È la prima volta”, spiega Saha, “che un cervello di insetto vivente viene testato come strumento per rilevare il cancro”. Nell’esperimento, il team ha raccolto registrazioni cerebrali da più locuste e ha combinato le loro risposte. Attualmente sono necessarie registrazioni di 40 neuroni per ottenere un segnale chiaro, il che significa che il sistema richiede da sei a dieci cervelli di locuste.
Ma Saha spera di utilizzare elettrodi in grado di registrare da più neuroni, il che gli permetterebbe di ottenere rappresentazioni dell’attività del cervello di una singola locusta. Spera anche di poter utilizzare il cervello e le antenne in un dispositivo portatile, da testare su persone reali.
Lo studio è stato accolto con pareri discordanti. Natalie Plank, che sta sviluppando sensori sanitari basati su nanomateriali presso la Victoria University di Wellington in Nuova Zelanda, pensa che il lavoro sia veramente innovativo. James Covington, un ingegnere che sviluppa sensori presso l’Università di Warwick nel Regno Unito, non crede che un dispositivo del genere verrà mai utilizzato nelle cliniche oncologiche. “E’ molto interessante da un punto di vista scientifico”, commenta. “Ma ci sono così tante sfide per fra approvare un prodotto per lo screening del cancro”.
Un’altra domanda è se le persone si sentiranno a proprio agio nell’usare gli insetti in questo modo. Le api che sono addestrate a rilevare gli esplosivi, per esempio, vengono poi liberate, dice Covington, mentre per queste locuste non c’è possibilità di ritornare alla vita normale.
Saha dice che le locuste non provano dolore, quindi non hanno bisogno di anestesia. Ma alcune ricerche indicano che gli insetti possono percepire ed evitare situazioni “dolorose” e possono sviluppare una sensibilità duratura simile al dolore cronico. “L’insetto è morto in termini di funzione corporea”, dice Saha. “Stiamo solo mantenendo in vita il suo cervello”.
Se il team riesce a capire quali recettori sulle antenne degli insetti sono essenziali per rilevare il cancro, potrebbe essere in grado di creare versioni in laboratorio, afferma Plank che nella sua ricerca, usa proteine prodotte in laboratorio che imitano i recettori dei moscerini della frutta. “A lungo termine, ci sono diversi modi in cui si potrebbe dimostrare una efficace tecnica di screening di massa”, conclude.
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(rp)