Ameisen sind in der Lage, Krebszellen zu erkennen, indem sie ihren einzigartigen Geruch erschnüffeln, wie eine neue Studie gezeigt hat.
Einzelne Ameisen brauchen nur ein paar Trainingseinheiten, um den Geruch von Krebszellen zu erlernen was sie laut Forschern "praktikabler, schneller und weniger mühsam" macht als die Verwendung anderer Tiere.
Obwohl dies die erste Studie dieser Art ist, sagten die Forscher, dass sie das Potenzial von Ameisen zeigt, als Krebs-Biodetektor zu fungieren.
Wenn Krebszellen wachsen, produzieren sie spezifische Verbindungen, die mit Hightech-Geräten erkannt oder von Tieren mit besonders empfindlichen Nasen aufgenommen werden können. Hunde können Krebs riechen, wie kürzlich durchgeführte Untersuchungen gezeigt haben – eine Studie ergab, dass unsere vierbeinigen Begleiter Lungenkrebs mit einer Genauigkeit von fast 97 % erschnüffeln konnten.
Das Training von Hunden ist jedoch ein langwieriger und kostspieliger Prozess. Daher beschlossen Forscher an Universitäten in Frankreich, verschiedene Tiere zu untersuchen, um den Geruch von Krebs zu erkennen. Insekten, die einfach zu züchten und kostengünstig sind, schienen eine gute Wahl zu sein. Ihr Geruchssystem ist oft entscheidend für ihr Überleben und führt sie zu essbaren Pflanzen und willigen Partnern.
Das Team konzentrierte sich auf eine Ameisenart namens Formica fusca die sie zuvor demonstriert hatten, war schnell zu erlernen. Nachdem sie einige Tage lang Krebszellen gezüchtet hatten, richteten die Forscher eine Arena ein, in der eine einzelne Ameise einem leeren Röhrchen und einem mit den Krebszellen präsentiert wurde. Dann begannen sie, die Ameisen darauf zu konditionieren, zu erkennen, was was war. Die Ameisen brauchten nur 30 Minuten Konditionierung, um zu lernen, wie man die Krebsprobe erschnüffelt.
„Um eine Ameise zu trainieren, verwenden wir ein Trainingsprotokoll namens assoziatives Lernen, bei dem ein Geruch (z. B. der Krebsgeruch) mit einer Belohnung wie einer Zuckerlösung verbunden wird“, sagte der Erstautor der Studie Dr. Baptiste Piqueret von der Universität Sorbonne Paris Norden.
„Nach mehreren Präsentationen des Geruchs und der Belohnung wird die Ameise assoziieren, dass der Geruch ein Prädiktor für die Belohnung ist, und wenn sie die Belohnung haben möchte, wird sie anfangen, nach dem Geruch zu suchen … Sobald das assoziative Lernen abgeschlossen ist, wir testete das Gedächtnis der Ameise, indem sie sie in eine belohnungslose Arena mit dem erlernten Krebsgeruch und einem neuartigen Geruch (z. B. einem gesunden Geruch) brachte."
In diesem zweiten Bereich suchte die Ameise nach dem Krebsgeruch, in der Hoffnung, eine Belohnung zu finden, was den Forschern zufolge demonstriert, dass sie das Vorhandensein von Krebszellen wahrnehmen kann.
Da verschiedene Krebsarten unterschiedliche Gerüche erzeugen, bestand eine zweite Herausforderung für die Schnüffelameisen darin, zwischen zwei Arten von Krebsgeschwüren zu unterscheiden. Alle Ameisen wurden auf die gleiche Weise darauf trainiert, Brustkrebs zu erkennen, aber der Hälfte wurde beigebracht, einen Typ zu erkennen, und dem Rest wurde ein anderer beigebracht. Dennoch erwiesen sich die Ameisen als genauso gut wie Hunde beim Aufspüren von Krebszellen und in der Lage, zwischen den beiden verschiedenen Arten von Brustkrebs zu unterscheiden, wenn sie darauf konditioniert wurden, eine Belohnung von der einen und nicht von der anderen zu erhalten.
Von einer echten medizinischen Diagnose sind die Ameisen aber noch weit entfernt.
„Mit dieser ersten Studie haben wir den Machbarkeitsnachweis, dass Ameisen lernen können, Krebsgerüche zu erkennen, wenn der Geruch von Zelllinienkulturen [im Labor gezüchtet] stammt.
„Obwohl wir die Fähigkeiten von Ameisen in Bezug auf die Bioerkennung eingehender testen müssen, zeigt dieser Machbarkeitsnachweis, dass Ameisen extrem schnell lernen können – weniger als 30 Minuten für die meisten Individuen – mit einer kostengünstigen Methode, die erreicht werden kann jeder nach ein paar Tagen Training", sagte Piqueret.
Die in der Studie verwendeten Krebszellen werden auf der ganzen Welt in onkologischen Labors verwendet, um die Krankheit zu untersuchen, sagte Piqueret. „[Aber] der menschliche Körper besteht nicht aus einem einzigen Zelltyp, sondern aus unzähligen. Wir müssen jetzt die Machbarkeit der Verwendung von Ameisen zur Krebserkennung bewerten, indem wir einen ganzen Organismus mit Krebs und einen ganzen Organismus ohne Krebs vergleichen. Einmal dies getan werden, könnten wir die Fähigkeiten von Ameisen mit einem menschlichen Körper als Geruchsquelle testen."
Auf die Frage, ob die Ärzte der Zukunft ihren Patienten eine Ameisenkolonie antun könnten, antwortete Piqueret:„Ein Ameisenschwarm, der auf Sie zuläuft, ist vielleicht eine gute Möglichkeit, für die 100 m bei den nächsten Olympischen Spielen zu trainieren, aber nicht für die medizinische Diagnose! Wir planen, Körperflüssigkeiten wie Schweiß, Urin oder Speichel eines Patienten zu verwenden, die Krebsgerüche enthalten, um unsere Ameisen zu trainieren und zu testen. Mit diesem Protokoll werden die Ameisen niemals mit den Patienten in Kontakt kommen."