Aromas y sentido

Hay millones de mundos sensoriales que los humanos no podemos percibir. Comprender lo que significa ser un ser salvaje está más allá de la resolución limitada de los sentidos humanos. Por ejemplo, los insectos viven en un mundo de olores, decodificando los sutiles matices químicos del olor que flotan a través de sus antenas. En el caso de las langostas (la forma migratoria de ciertos saltamontes asociales) su sentido del olfato está íntimamente ligado a su transformación física y comunitaria. Ciertas condiciones ambientales hacen que las langostas muden y secreten feromonas que atraen más langostas.1,2 Después de deshacerse de su antiguo cuerpo y su existencia solitaria, miles de millones de langostas se agregan en enjambres devastadores que eclipsan el sol y plagan a los humanos. Este espectacular cambio de imagen del cuerpo y del estilo de vida depende de su exquisita capacidad para detectar y diferenciar olores sutiles.3

Recientemente, Debajit Saha, profesor asistente de ingeniería biomédica en la Universidad Estatal de Michigan, y su equipo aprovecharon el circuito de detección de olores del cerebro de la langosta para detectar las firmas olfativas de los cánceres orales humanos. Saha utilizó anteriormente langostas para detectar bombas,4 lo que hace que la transición a la detección del cáncer sea interesante. "El cáncer cambia el metabolismo [celular] y esos cambios se reflejan en el aliento exhalado", dijo Saha. Conocidas como compuestos orgánicos volátiles (COV), estas firmas químicas únicas son biomarcadores prometedores de enfermedades, si los científicos pueden detectarlas. Otros investigadores están diseñando sensores artificiales, también conocidos como narices electrónicas, para identificar el cáncer, pero su sensibilidad, especificidad y velocidad aún son limitadas en comparación con las criaturas que habitan un paisaje sensorial de olfato. El equipo de Saha está volviendo a la biología para aprovechar los biosensores más poderosos de la naturaleza. "En lugar de diseñar un cerebro biológico a la inversa, estamos diseñando su computación hacia adelante", dijo Saha.

El equipo de Saha examinó si podían interceptar los circuitos de procesamiento de olores en el cerebro de la langosta para detectar y discriminar entre células cancerosas orales humanas que crecían en un matraz, e informaron sus hallazgos en Biosensors and Bioelectronics.5 Realizaron una cirugía cerebral en una langosta e insertaron electrodos en las regiones del cerebro que procesan el olor. Luego, el equipo de Saha recolectó muestras de gas de cultivos celulares de tres tipos diferentes de células cancerosas orales humanas y células orales humanas sanas. Hicieron flotar las muestras de gas, cada una de las cuales contenía una mezcla distinta de COV de las células correspondientes, sobre las antenas de la langosta y registraron la actividad eléctrica del cerebro. Después de combinar los resultados de múltiples langostas, el equipo de Saha descubrió que sus cerebros producían un patrón eléctrico distinto para cada uno de los diferentes tipos de células. Las langostas no sólo distinguieron el cáncer de las células sanas, sino que también discriminaron entre las sutiles huellas olfativas de los diferentes cánceres orales.

"Es un trabajo importante que enriquece nuestro campo y que algún día puede conducir a dispositivos reales para realizar diagnósticos de salud", dijo Bruce Kimball, ecólogo químico del Monell Chemical Senses Center en Pensilvania, que no participó en este estudio. Según Kimball, cualquier combinación de un detector (neuronas sensoriales, sensores artificiales u otros instrumentos analíticos) con un algoritmo de análisis de patrones (cerebro biológico, chip que imita el cerebro o aprendizaje automático) podría eventualmente ayudar a los investigadores a cruzar la línea de meta. Si se realizan suficientes ajustes, cualquier sistema de este tipo "probablemente tendrá éxito en discriminar entre los olores asociados con la mayoría de las condiciones de salud".

Saha explicó que el poder computacional de los biosensores de langostas supera al de los sensores artificiales actuales. Al utilizar un número limitado de receptores de olores, las langostas tienen una capacidad casi ilimitada para codificar diferentes sustancias químicas. "No tienen que identificar los componentes individuales, simplemente pueden tomar la mezcla completa y crear una huella digital [de olor]", dijo Saha. Su equipo planea analizar muestras de aliento de pacientes humanos con cáncer, que tienen firmas olfativas mucho más complejas que las células cultivadas. "Esa será la gran prueba".

Después de milenios de causar confusión, las langostas finalmente pueden redimirse en ayuda de la humanidad. Nos recuerdan que nuestra comprensión del mundo es tan precisa como los instrumentos de percepción que utilizamos.

Referencias