Diagnostyka onkologiczna z wykorzystaniem psów z sekcji detekcji węchowej

czytania opublikowano

Ilustracja przedstawiająca psa i mężczyznę

Detekcja substancji niedozwolonych, materiałów niebezpiecznych, ratownictwo czy tropienie użytkowe to najpopularniejsze lecz nie jedyne dziedziny, w których wykorzystuje się zdolności węchowe psów. Coraz większą popularnością (i jednocześnie wciąż przedmiotem wielu badań) cieszy się wykorzystywanie umiejętności węchowych psów w dziedzinach medycyny, w szczególności w diagnostyce onkologicznej.

Spontaniczna diagnostyka nowotworowa

Pierwsze doniesienia o zdolnościach wykrywania przez psy przy pomocy węchu nowotworów opublikowano w 1989 roku w prestiżowym czasopiśmie “The Lancet”. Autorzy Williams i Pembroke opisywali przypadek 44-letniej pacjentki, której pies nadmiernie interesował się zmianą, która pojawiła się na jej skórze. W późniejszym czasie próbując tę zmianę nawet wygryźć. Po jej usunięciu i badaniu histopatologicznym, postawiono rozpoznanie czerniaka złośliwego. W 2001 roku Church i Williams opisali podobną sytuację. Tym razem dotyczyło spontanicznego rozpoznania przez psa złośliwego nowotworu skóry u 66-letniego mężczyzny. Żaden z psów nie był wcześniej szkolony w dziedzinie detekcji węchowej.

Powyższe doniesienia i pierwsze badania okazały się na tyle interesujące, że w 2002 roku na sympozjum w Wielkiej Brytanii powstała inicjatywa popierająca rozpoczęcie badań nad trybem szkolenia psów w dziedzinie detekcji węchowej chorób nowotworowych. Grant na przeprowadzenie badań uzyskały 3 placówki na świecie, w tym Instytut Genetyki i Hodowli Zwierząt Polskiej Akademii Nauk w Jastrzębcu pod kierownictwem profesora Tadeusza Jezierskiego. 

Diagnostyka nowotworów płuc, sutka oraz skóry

Ze względu na wysoką zachorowalność, brak efektywnych badań przesiewowych i duży odsetek śmiertelności, rozpoczęto badania na trzech typach nowotworów złośliwych - płuc, sutka oraz skóry. Metodyka badawcza we wszystkich jednostkach naukowych pozostawała zbliżona. Badano próbki wydychanego powietrza lub fragmentu usuniętej zmiany uzyskane od pacjentów przed rozpoczęciem leczenia, ustawiając próby w szeregu zapachowym. Analizując wyniki dostępnych badań okazało się, że skuteczność tego typu diagnostyki oscyluje w obrębie 85% w przypadku nowotworów płuca i sutka oraz 72% w przypadku czerniaka.

Lotne biomarkery chorób nowotworowych

Uważa się, że u naukowych podstaw zdolności psów do wykrywania zapachu komórek rakowych leży obecność specyficznych lotnych związków organicznych (volatile organic compounds, VOC). Ustalono, że podczas rozrostu tkanki nowotworowej zachodzą zmiany w poszczególnych białkach komórkowych, prowadzące do peroksydacji składników błony komórkowej. W efekcie czego wytwarzają się lotne związki, które można wykryć w przestrzeni nad komórką.

W 2012 autorzy Buszewski, Jezierski, Ligor, Wenda-Piesik, Walczak, Rudnicka opublikowali szeroką analizę porównującą chromatograficzną metodę identyfikacji VOC z rozpoznawaniem ich przez psy metodą detekcji węchowej. W badaniu do oznaczania stężeń markerów obecnych w wydychanym powietrzu człowieka zastosowano chromatografię gazową i spektrometrię mas. Wyniki okazały się wyjątkowo obiecujące, ponieważ uzyskali oni wysoką korelację liniową metod oraz ich wysoką precyzję (przy względnym odchyleniu standardowym mniejszym niż 10%!).

Ustalili dodatkowo dodatnią korelację między wskazaniami psów, a zawartością w oddechu substancji octanu etylu i 2-pentanonu, co mogło sugerować, że między innymi to właśnie te związki mogą być markerami postępujących zmian nowotworowych w tkance. W późniejszych badaniach pojawiła się jednak koncepcja mówiąca, że charakterystyczny zapach, który rozróżniają psy może być również specyficzną mieszaniną VOC a nie pojedynczym związkiem.

Diagnostyka pozostałych nowotworów

Jednocześnie, podobnymi technikami badano możliwości wykorzystania psiego zmysłu węchu w diagnostyce pozostałych nowotworów.

W roku 2011 w czasopiśmie “The Journal of Cancer Biomarkers” opublikowano badania Willis et. al. „Volatile organic compounds as biomarkers of bladder cancer: Sensitivity and specificity using trained sniffer dogs”. Analiza opierała się na badaniu koncepcji VOC jako biomarkerów raka pęcherza (transitional cell carcinoma, TCC). Uzyskano swoistość w granicach 92% dla próbek moczu pobranych od młodych, zdrowych ochotników, która obniżała się do wartości 56% dla próbek uzyskanych od starszych pacjentów z jednoczesną, nienowotworową chorobą urologiczną.

W tym samym roku w czasopiśmie “European Urology” opublikowano wyniki badań Cornu et. al. “Olfactory Detection of Prostate Cancer by Dogs Sniffing Urine: A Step Forward in Early Diagnosis”, które donosiły o wysokiej czułości i specyficzności wykrywania przez psy w próbkach moczu biomarkerów raka prostaty (odpowiednio, 91% i 91%).

Natomiast Sonoda et. al. wykonali analizy dotyczące badań przesiewowych w diagnostyce raka jelita grubego przy użyciu próbek kału i wykazali równie obiecujące wyniki (czułość 97%, swoistość 99%).

Zalety psiej diagnostyki onkologicznej

Niewątpliwie największą zaletą wykorzystania psiego węchu w diagnostyce onkologicznej jest nieinwazyjność tej metody, ponieważ badania opierają się na analizie prób wydychanego przez pacjenta powietrza, jego moczu lub kału. W szczególności ma to znaczenie w diagnostyce nowotworów płuc, gdzie istnieje ograniczona ilość tego typu przesiewowych metod.

Wiąże się ona również ze zdecydowanie niższymi kosztami, co zwiększyłoby jej dostępność i powszechność. Dodatkowo, pozytywne skojarzenia z obecnością psów (choć same zwierzęta nie mają w niej bezpośredniego kontaktu z pacjentem) zmniejszają stres związany z badaniami, szczególnie u dzieci.

Wady psiej diagnostyki onkologicznej

Główną wadą metod opartych na zdolnościach węchowych psów jest… ułomność ludzkiej wiedzy. Choć wszystkie badania wskazują na to, że zmysł węchu psa jest w stanie rozróżnić tkanki zdrowe od tych, w których toczy się proces nowotworowy, wciąż nie potrafimy przyporządkować specyficznych substancji chemicznych, które są odbierane przez psy przy określonych chorobach. Nie znając w szczegółach patofizjologii procesu, nie jesteśmy w stanie ustalić wszystkich zmiennych czynników wpływających na wynik badania. Tym samym, mieć zdolności ich eliminacji.

Problemem jest wciąż także standaryzacja metody. Wprawdzie wszystkie techniki opierają się na warunkowaniu instrumentalnym, pozostaje wiele różnic w trybie szkolenia psów, w tym dotyczących indywidualnych predyspozycji psów do prac węchowych, predyspozycji ras, czasu szkolenia i samych warunków oznaczania.

Pozostaje również zagadnienie społecznej akceptacji wyniku wykonywanego tą metodą.

Przyszłość psów w dziedzinie onkologii

Wszystkie dostępne badania wskazują na to, że wyszkolone w dziedzinie detekcji węchowej psy mogą być niezastąpioną pomocą w diagnostyce onkologicznej. Wciąż jednak ludzka wiedza na temat zmysłu węchu psów jest niewystarczająca by móc ustanowić rutynową metodykę badań przesiewowych. Niemniej jednak, naukowcy badający zagadnienie są zgodni co do wartości użytkowości psów w medycynie i konieczności kontynuowania analiz.

Natomiast, same badania nad zdolnościami zmysłu węchu u psowatych przyczyniają się do rozwoju technologii “elektronicznego nosa” - detektora substancji chemicznych, opartego na budowie psiego narządu węchu. Mający zdolność identyfikacji tysięcy substancji chemicznych, miałby w przyszłości wystandaryzować metodę, stawiając ją na szczycie badań przesiewowych w dziedzinie onkologii.

Autorka: mgr diag. lab Karolina Baranowicz

Bibliografia: