Особой реакции собак на онкобольных нашли научную основу
Успешное лечение онкологических заболеваний во многом зависит от ранней постановки диагноза. У онкологических больных меняется состав летучих органических соединений (ЛОС), однако выбрать из них биомаркеры, которые позволяли бы точно и заблаговременно определять болезнь, пока не удаётся.
Специалисты Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича, Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, НИИ канцерогенеза РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН и Кинологического отдела ДУАБ ОАО «Аэрофлот – Российские авиалинии» использовали для поиска маркеров рака специально обученных животных, что позволило сделать этот поиск более целенаправленным.
Стоит отметить, что мнение о чувствительности нюха собак к раку существует уже достаточно давно. Однако, при научном исследовании вопроса достоверность собачьего «диагноза» не всегда оказывается велика, возможно, по причине недостаточной обученности испытуемых.
Для обнаружения и распознавания ЛОС существуют чувствительные и точные приборы, но выбрать биомаркер с их помощью сложно. Летучих соединений очень много, только в воздухе, который выдыхает человек, их более 3000. На состав ЛОС влияют тип опухоли, пораженный орган, пол и возраст пациента, его привычки, такие как курение и диета, другие заболевания, принимаемые лекарства, генотип. Кроме того, пробы ЛОС берут у людей, которым уже поставили диагноз, и они испытывают сильный стресс, также влияющий на состав летучих соединений. В таких условиях отличия ЛОС больных людей от здоровых могут быть не связаны с опухолью.
Чтобы отыскать маркер заболевания, необходимо, прежде всего, снизить разнообразие ЛОС.
Поэтому исследователи на первом этапе работы использовали линейных мышей, отличия между которыми существенно меньше, чем между людьми. Мышам подкожно ввели клетки гепатокарциномы — одной из самых агрессивных опухолей, и проверили, существуют ли в моче и фекалиях животных летучие вещества, позволяющие отличить больных от здоровых.
Для сравнения запахов здоровых и больных грызунов использовали собак и мышей — животных с прекрасно развитым обонянием (макросматиков). В первой серии опытов участвовали пять собак из питомника Кинологического отдела ДУАБ ОАО «Аэрофлот – Российские авиалинии», обученных методу «выбора по подобию». Суть метода заключается в том, что собаке дают понюхать образец, а потом она должна среди других запахов выбрать максимально похожий. В эксперименте собаке давали понюхать образец мочи или фекалий больного животного, а потом она должна была найти пробу другой больной мыши среди 11 образцов, взятых от здоровых мышей. Образцы расставляли по кругу в пустой комнате. С собаками работали профессиональные инструкторы, которые не знали, где какой образец. Почуяв нужный запах, собака подает знак.
Собаки верно определили образцы с фекалиями в 27 случаях из 30, и только в трех случаях из 330 ошибочно выбрали пробу здоровых мышей.
В экспериментах с мочой больных животных верно определили в 45 случаях из 66, а здоровых ошибочно выбрали в 12 случаях из 622. Хотя собаки не всегда находят пробу выделений больного животного, однако исключительно редко указывают на пробы здоровых животных вместо больных.
Во второй серии экспериментов в роли сенсоров выступали мыши. Сначала животному в течение трех минут давали запомнить запах мочи, а потом предлагали одновременно два других запаха. Чем больше один из запахов похож на тот, который нужно было запомнить, тем меньше мышь тратит на его изучение. Если сенсору предлагали понюхать образец здорового животного, он потом довольно долго изучает образцы больных, а капли здоровых мышей обнюхивает бегло.
Учёные доказали, что как собаки, так и мыши, без предварительно обучения достоверно отличают по запаху выделения животных с перевитой гепатокарциномой от выделений здоровых. Они также впервые доказали, что ЛОС, характерные для гепатоцеллюлярного рака, можно найти в моче и фекалиях. В качестве здоровых выступали мыши, травмированные иглой — им делали инъекции физиологического раствора, но животные-сенсоры отличали их запахи от запахов больных мышей, следовательно, ориентировались на маркеры, связанные именно с развитием опухоли, а не другими нарушениями.
Эти эксперименты позволяют исследователям сузить круг поисков. «Животные сенсоры, собаки и мыши,помогают нам выделить из большого количества проб те, которые максимально схожи друг с другом по всем параметрам, за исключением того, что одни принадлежат больным животным, а другие – здоровым», — рассказала STRF.ru кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ИППИ РАН Елена Родионова.
— «Сравнивая такие пробы методом газовой хроматографии мы можем попытаться выделить комплекс веществ, связанный с развитием опухоли, чтобы потом можно было их искать у пациентов с помощью аппаратного анализа. Для широкого применения необходима все же аппаратная лабораторная диагностика. Она позволяет получить объективные сведения о состоянии больного, которые можно сравнивать со данные о других людях или прослеживать динамику изменений состояния самого больного. С помощью животных таких сведений получить нельзя, но животные помогают сделать поиск ЛОС более направленным».
Работа выполнена при поддержке Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 10 «Химический анализ и исследование структуры веществ: фундаментальные основы и новые методы» и опубликована в журнале Известия РАН. Серия биологическая. (Е.И. Родионова, М.Ю. Кочевалина, Е.В. Котенкова, О.В. Морозова, Г.А. Когунь, Е.Л. Батаева, А.В. Амбарян «Распознавание животными—макросматиками летучих органических веществ, связанных с развитием гепатокарциномы: подходы к поиску маркеров онкологических заболеваний», Известия РАН. Серия биологическая, 2015, №3, с. 293–301).
Наталья Резник
Особой реакции собак на онкобольных нашли научную основу Успешное лечение онкологических заболеваний во многом зависит от ранней постановки диагноза. У онкологических больных меняется состав летучих органических соединений (ЛОС), однако выбрать из них биомаркеры, которые позволяли бы точно и заблаговременно определять болезнь, пока не удаётся. Специалисты Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича, Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, НИИ канцерогенеза РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН и Кинологического отдела ДУАБ ОАО «Аэрофлот – Российские авиалинии» использовали для поиска маркеров рака специально обученных животных, что позволило сделать этот поиск более целенаправленным. Стоит отметить, что мнение о чувствительности нюха собак к раку существует уже достаточно давно. Однако, при научном исследовании вопроса достоверность собачьего «диагноза» не всегда оказывается велика, возможно, по причине недостаточной обученности испытуемых. Для обнаружения и распознавания ЛОС существуют чувствительные и точные приборы, но выбрать биомаркер с их помощью сложно. Летучих соединений очень много, только в воздухе, который выдыхает человек, их более 3000. На состав ЛОС влияют тип опухоли, пораженный орган, пол и возраст пациента, его привычки, такие как курение и диета, другие заболевания, принимаемые лекарства, генотип. Кроме того, пробы ЛОС берут у людей, которым уже поставили диагноз, и они испытывают сильный стресс, также влияющий на состав летучих соединений. В таких условиях отличия ЛОС больных людей от здоровых могут быть не связаны с опухолью. Чтобы отыскать маркер заболевания, необходимо, прежде всего, снизить разнообразие ЛОС. Поэтому исследователи на первом этапе работы использовали линейных мышей, отличия между которыми существенно меньше, чем между людьми. Мышам подкожно ввели клетки гепатокарциномы — одной из самых агрессивных опухолей, и проверили, существуют ли в моче и фекалиях животных летучие вещества, позволяющие отличить больных от здоровых. Для сравнения запахов здоровых и больных грызунов использовали собак и мышей — животных с прекрасно развитым обонянием (макросматиков). В первой серии опытов участвовали пять собак из питомника Кинологического отдела ДУАБ ОАО «Аэрофлот – Российские авиалинии», обученных методу «выбора по подобию». Суть метода заключается в том, что собаке дают понюхать образец, а потом она должна среди других запахов выбрать максимально похожий. В эксперименте собаке давали понюхать образец мочи или фекалий больного животного, а потом она должна была найти пробу другой больной мыши среди 11 образцов, взятых от здоровых мышей. Образцы расставляли по кругу в пустой комнате. С собаками работали профессиональные инструкторы, которые не знали, где какой образец. Почуяв нужный запах, собака подает знак. Собаки верно определили образцы с фекалиями в 27 случаях из 30, и только в трех случаях из 330 ошибочно выбрали пробу здоровых мышей. В экспериментах с мочой больных животных верно определили в 45 случаях из 66, а здоровых ошибочно выбрали в 12 случаях из 622. Хотя собаки не всегда находят пробу выделений больного животного, однако исключительно редко указывают на пробы здоровых животных вместо больных. Во второй серии экспериментов в роли сенсоров выступали мыши. Сначала животному в течение трех минут давали запомнить запах мочи, а потом предлагали одновременно два других запаха. Чем больше один из запахов похож на тот, который нужно было запомнить, тем меньше мышь тратит на его изучение. Если сенсору предлагали понюхать образец здорового животного, он потом довольно долго изучает образцы больных, а капли здоровых мышей обнюхивает бегло. Учёные доказали, что как собаки, так и мыши, без предварительно обучения достоверно отличают по запаху выделения животных с перевитой гепатокарциномой от выделений здоровых. Они также впервые доказали, что ЛОС, характерные для гепатоцеллюлярного рака, можно найти в моче и фекалиях. В качестве здоровых выступали мыши, травмированные иглой — им делали инъекции физиологического раствора, но животные-сенсоры отличали их запахи от запахов больных мышей, следовательно, ориентировались на маркеры, связанные именно с развитием опухоли, а не другими нарушениями. Эти эксперименты позволяют исследователям сузить круг поисков. «Животные сенсоры, собаки и мыши,помогают нам выделить из большого количества проб те, которые максимально схожи друг с другом по всем параметрам, за исключением того, что одни принадлежат больным животным, а другие – здоровым», — рассказала STRF.ru кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ИППИ РАН Елена Родионова. — «Сравнивая такие пробы методом газовой хроматографии мы можем попытаться выделить комплекс веществ, связанный с развитием опухоли, чтобы потом можно было их искать у пациентов с помощью аппаратного анализа. Для широкого применения необходима все же аппаратная лабораторная диагностика. Она позволяет получить объективные сведения о состоянии больного, которые можно сравнивать со данные о других людях или прослеживать динамику изменений состояния самого больного. С помощью животных таких сведений получить нельзя, но животные помогают сделать поиск ЛОС более направленным». Работа выполнена при поддержке Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 10 «Химический анализ и исследование структуры веществ: фундаментальные основы и новые методы» и опубликована в журнале Известия РАН. Серия биологическая. (Е.И. Родионова, М.Ю. Кочевалина, Е.В. Котенкова, О.В. Морозова, Г.А. Когунь, Е.Л. Батаева, А.В. Амбарян «Распознавание животными—макросматиками летучих органических веществ, связанных с развитием гепатокарциномы: подходы к поиску маркеров онкологических заболеваний», Известия РАН. Серия биологическая, 2015, №3, с. 293–301). Наталья Резник
