密歇根州立大学的研究人员表明，蝗虫不仅可以“嗅出”癌细胞和健康细胞之间的差异，还可以区分不同的癌细胞系。 

但是，患者不必担心蝗虫会涌入他们的医生办公室。相反，研究人员表示，这项工作可以为使用昆虫感觉神经元的设备提供基础，以便仅使用患者的呼吸就能早期发现癌症。   

这项新研究的作者于 5 月 25 日在 BioRxiv 网站上分享说，尽管此类设备还没有出现在眼前，但它们并不像听起来那么牵强。（BioRxiv，发音为“bio archive”，是一个预印本服务器，在研究文章经过同行评审之前托管它们。） 

部分原因是人们已经习惯于增强或超越我们自然感官的技术。例如，望远镜和显微镜揭示了原本不可见的世界。工程设备的成功可以很容易地忽略我们自然工具的性能，尤其是我们眼前的感觉器官。   

“鼻子仍然是最先进的，”密歇根州立大学生物医学工程助理教授德巴吉特萨哈说。“在气体传感方面，真的没有什么能比得上它们。”  

这就是为什么我们相信狗和它们的超级嗅探器能够检测出药物、爆炸物的明显气味，以及最近的健康状况，包括低血糖甚至 COVID-19。    

科学家们正在研究可以模仿嗅觉的技术，但他们设计的任何东西都无法与老式生物嗅觉的速度、灵敏度和特异性相媲美。 

“人们一直在研究‘电子鼻’超过 15 年，但他们仍然没有接近实现生物学可以无缝完成的目标，”同时在定量健康科学与工程研究所或 IQ 工作的萨哈说.  

气体传感设备的缺乏为早期发现疾病创造了机会，尤其是癌症等疾病，早期干预可以挽救生命。当癌症处于第一阶段时，患者有 80% 到 90% 的生存机会。但如果直到第 4 阶段才被发现，这些数字就会暴跌至 10% 到 20%。 

癌细胞与健康细胞的工作方式不同，它们在工作和生长时会产生不同的化合物。如果这些化学物质进入患者的肺部或气道，则可以在呼出气中检测到这些化合物。 

“从理论上讲，你可以对一种设备进行呼吸，它能够检测和区分多种癌症类型，甚至疾病处于哪个阶段。但是，这种设备还没有接近在临床环境中使用，”萨哈说。   

因此，Saha 和他的团队正在开发一种新方法。他们没有尝试设计像生物学一样工作的东西，而是想：为什么不从生物学经过亿万年进化后已经建立的解决方案开始，然后从那里开始设计呢？Saha 说，该团队本质上是在“破解”昆虫大脑，将其用于疾病诊断。    

“这是一个几乎未被探索的新领域，”他说。 

出于几个原因，萨哈和他的团队选择使用蝗虫作为生物成分。几十年来，蝗虫一直作为模式生物（如果蝇）为科学界服务。研究人员已经对他们的嗅觉传感器和相应的神经回路建立了有意义的理解。而且，与果蝇相比，蝗虫更大，更坚固。    

这种功能组合使密歇根州立大学的研究人员能够相对轻松地将电极连接到蝗虫的大脑。然后，科学家们记录了昆虫对健康细胞和癌细胞产生的气体样本的反应，然后使用这些信号来创建不同细胞的化学特征。   

这不是 Saha 的团队第一次从事这样的工作。IQ 主任克里斯托弗·康塔格 (Christopher Contag) 说，2020 年，在圣路易斯华盛顿大学期间，他领导了一项检测蝗虫爆炸物的研究，这项工作成为密歇根州立大学搜寻委员会招募 Saha 的一个因素。   

“我告诉他，‘当你来到这里时，我们会发现癌症。我相信你的蝗虫可以做到，’”康塔格说，他是詹姆斯和凯瑟琳科尼利厄斯的首任主席，他也是生物医学系的教授工程和微生物学和分子遗传学系。  

Contag 的研究重点之一是了解为什么口腔癌细胞在他的团队的显微镜和光学工具下具有不同的外观。他的实验室在不同的细胞系中发现了不同的代谢物，这有助于解释光学差异。事实证明，其中一些代谢物是挥发性的，这意味着它们可以通过空气传播并被嗅出。 

“这些细胞在代谢上看起来非常不同，它们在光学上看起来也不同，”康塔格说。“我们认为从挥发物的角度来看它们很有意义。” 

Saha 的蝗虫传感器提供了完美的测试平台。这两个斯巴达小组合作研究了蝗虫使用三种不同的口腔癌细胞系区分健康细胞和癌细胞的能力。   

“我们预计癌细胞会与正常细胞不同，”康塔格说。“但是当这些虫子能够区分三种不同的癌症时，那真是太神奇了。” 

尽管该团队的研究结果集中在口腔癌上，但研究人员认为，他们的系统适用于任何将挥发性代谢物引入呼吸的癌症，这可能是大多数癌症类型。该团队正开始与亨利福特头颈癌项目主任史蒂文·张合作，用人类呼吸测试其检测系统。 

研究人员也有兴趣将蜜蜂的化学感应能力带入其中。MSU 团队使用蜜蜂大脑检测挥发性肺癌生物标志物已经取得了可喜的成果   

同样，人们不必担心在他们的医生办公室看到成群的昆虫。研究人员的目标是开发一种没有昆虫的封闭式便携式传感器，只需检测和分析挥发性化合物所需的生物成分——可能在其他更具侵入性的技术可以揭示这种疾病之前。   

“早期检测非常重要，我们应该使用一切可能的工具来实现这一目标，无论是通过数百万年的自然选择设计还是提供给我们，”康塔格说。“如果我们成功了，癌症将是一种可治疗的疾病。”