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イナゴの嗅覚を使い、ガンの有無や種類、ステージまで細かく見分ける方法が発見される

イナゴと言えば、一昔前は農作物を食い荒らす害虫であったが、近年は、その栄養価の高さから、むしろ食糧危機を救う救世主と見なされるなど、その有用性が見直されてきている。そんなイナゴだが、今度はその嗅覚によって健康な人間の細胞とがん細胞を見分けることに長けていることが最新の研究により判明した。このことは、病気を早期に発見し、回復の可能性を高める可能性を開くものだ。

とはいえ、将来的に診療所にイナゴの大群が常備され、患者の身体にイナゴがなすりつけられるような悲惨なことにはならなそうだ。研究者らは、この研究は、昆虫の感覚ニューロンを使用して、患者の呼吸だけでがんの早期発見を可能にする装置の基礎となる可能性があるという。

さらに、イナゴは実際に個々のがん細胞株を識別することができ、がんの種類だけでなく、がんの存在も検出できることが示唆された。この能力を医療機器に応用することができれば、大きな可能性が開けるだろう。

ミシガン州立大学の微生物学者であるChristopher Contag氏は、「(癌の)早期発見は非常に重要であり、我々は、人工的に作られたものであれ、数百万年の自然選択によって得られたものであれ、あらゆる手段を用いてそこに到達すべきです。我々が成功すれば、癌は治療可能な病気になるでしょう。」と述べている。

イナゴが臭いを嗅ぎ分けることでがん細胞を発見する仕組みには、人間が吐き出す揮発性有機化合物(VOC)が深く関わっている。既に研究によって、癌の存在が個々の細胞の代謝プロセスを妨害することによって、何らかの変化を引き起こすことは知られていた。その変化を早期に発見するのが重要なのだ。

イナゴは、科学者が嗅覚の研究でよく使う昆虫であり、この昆虫とその嗅覚の能力についてはすでに多くのことが分かっていた。

多くの人は、望遠鏡や顕微鏡のような人間の自然な感覚を高める技術に頼ることに慣れていますが、研究者は、鼻に代わるものはないと付け加えている。例えば、人間は今でも麻薬や爆弾、最近では低血糖やCOVID-19などの健康問題を嗅ぎ分けるために犬を頼りにしているだろう。

ミシガン州立大学の生体工学助教授であるDebajit Saha氏は、こう述べている。「鼻はまだ最先端の技術です。ガス検知に関して、鼻に勝るものはありません。」

研究チームは、イナゴの脳に取り付けた電極を用いて、さまざまな細胞から採取したガスに対する反応を測定し、嗅いだ化学物質を表す信号プロファイルを確立することができた。

その結果、健康な細胞とがん細胞では、それぞれ異なるシグナルが検出されたのだ。

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顕微鏡で見ると、口腔癌の細胞は正常な細胞とは異なっており、代謝産物の変化によるものであることが確認されたため、研究チームは、イナゴの細胞は確かに異なるにおいがすることを確認することができたが、それはおそらく空気中のVOCによるものだろう。

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今回の研究では、口の中のガンに限定したが、研究者は、発生するVOCのサインが異なるため、他の種類のガンも同じ方法で検出できると確信している。

検出時間は長くても250ミリ秒で、検出作業が一瞬で終わるのが今回の方法の利点でもあるようだ。

「がん細胞は、正常な細胞とは異なって見えると予想していました。しかし、この虫が3つの異なるがんを見分けることができたときには、驚きました」とContag氏は言う。

さまざまな種類のがんにおいて、ステージ4(体の他の部分に転移した状態)で発見された場合の生存率は10〜20%程度だ。ステージ1で発見されたがんは、80〜90%の生存率があることから、その差は歴然だ。如何に癌を早期に発見するかで患者の生死が大きく左右されるかが分かるだろう。

VOCの変化を検出する「バイオニック・ノーズ」装置の開発はすでに進められているが、自然界が作り出したものと一致するセンサーを作るには、まだ少し時間がかかる。今回の発見は、その研究に新たな道を開く可能性がある。

研究チームの究極の目標は、昆虫の脳を「ハッキング」して病気の診断に利用することであり、イナゴが本来持っている嗅覚の力を逆手に取ることである。まだ始まったばかりだが、研究者たちは、実用的な検出装置への道筋を見いだそうとしている。

「理論的には、この装置を通して呼吸すれば、複数の種類の癌を検出・区別でき、さらにその癌がどのステージにあるのかを知ることができます。しかし、そのようなデバイスが臨床の場で使われるには、まだまだ道のりは長いです。」とSaha氏は述べている。

この研究成果は、査読に先立って、プレプリントサイトBioRxivに掲載されている。

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