Ein Näschen für Bösartiges: Ähnlich wie Hunde können auch Ameisen anhand des Geruchs Krebszellen identifizieren, haben Forscher durch Experimente aufgezeigt. Nach einer kurzen Trainingsphase sind die Insekten demnach sogar in der Lage, zwischen verschiedenen Krebsformen zu unterscheiden. Durch ihre Unkompliziertheit und den schnellen Trainingserfolg könnten sie eine Alternative zum eher aufwendigen Einsatz von Hunden in der Krebsdiagnostik darstellen, sagen die Forscher. Dieses Potenzial gilt es nun allerdings erst weiter auszuloten.
Früherkennung ist sehr wichtig: In der Krebsmedizin kommt der Diagnostik eine große Bedeutung zu. Doch die Verfahren zur Beurteilung von Gewebeproben sind vergleichsweise aufwendig und teuer, deshalb sind Alternativ-Methoden stets willkommen. Bereits seit einiger Zeit versuchen Forscher, dazu die Fähigkeiten von Tieren zu nutzen – konkret: ihren Geruchssinn. Hunde haben dabei bereits eindrucksvoll verdeutlicht, dass ihre feinen Nasen zwischen Krebszellen und gesundem Gewebe unterscheiden können. Das liegt daran, dass entartete Zellen spezielle flüchtige Substanzen freisetzen, die das hochsensible Sinnessystem der Tiere erfassen kann. Bestimmte Krebsformen können Hunde sogar am Geruch von Körperflüssigkeiten erkennen.
Statt vierbeinigen sechsbeinige Schnüffler?
Allerdings hat der Einsatz von Hunden einen Haken: Damit die Tiere als Diagnostiker dienen können, müssen sie intensiv ausgebildet werden. Dies ist kostspielig und zeitaufwendig, was das Einsatzpotenzial des Konzepts deutlich einschränkt. Deshalb haben sich die Wissenschaftler um Baptiste Piqueret von der Sorbonne-Universität in Paris Nord nun Tieren als mögliche Alternativen zugewandt, die zunächst befremdlich wirken: Ameisen. Doch wie die Forscher erklären, war bereits bekannt, dass diese Insekten zumindest grundlegend ebenfalls über die entscheidenden Fähigkeiten verfügen, die auch Hunde besitzen: Ameisen besitzen einen hochsensiblen Geruchssinn und sind zudem schnell lernfähig.
Inwieweit die Krabbler auch Krebs erschnüffeln können, hat das Team nun bei Ameisen der Art Formica fusca ausgelotet, die in Mitteleuropa weit verbreitet ist und sich leicht in künstlichen Systemen halten und vermehren lässt. Für die Experimente stellten die Forscher unterschiedliche Riechproben her. Dazu wurden Laborkulturen von verschiedenen Arten von Krebszellen sowie von gesunden Vergleichszellen in Probematerial verwandelt. Auf die Krebs-Proben wurden die Versuchstiere geeicht, indem die Forscher sie mit einer Zuckerlösung versetzten.
Wie sich zeigte, entwickelten die Ameisen innerhalb einer sehr kurzen Trainingsphase eine besondere Vorliebe für die geruchlichen Merkmale der Krebs-Proben: Wenn sie anschließend die Wahl zwischen Krebszell- Lösungen und den ebenso süßen Kontrollzell-Lösungen hatten, liefen sie schnurstracks zu den zuvor kennengelernten Proben mit dem speziellen Geruchsmuster. Wie weitere Versuche zeigten, können die Insekten sogar verschiedene Krebsformen unterscheiden. Die Forscher trainierten die Ameisen dabei auf die Erkennung von zwei Arten von Brustkrebs, die bei Patientinnen zu unterschiedlichen Verläufen führen. Auch in diesem Fall ergaben die Experimente, dass die Insekten die subtilen Unterschiede im Geruch der unterschiedlichen Zelltypen erfassen können. Wie die Forscher erklären, basieren die Fähigkeiten der Ameisen ebenso wie die von Hunden auf der Wahrnehmungsfähigkeit krebsspezifischer Muster bestimmter flüchtiger Substanzen. Im Rahmen der Studie konnten sie diese Stoffe auch mittels Gaschromatographie/Massenspektrometrie nachweisen.
Potenzial für die Diagnostik
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich Ameisen als lebende Werkzeuge zum Nachweis von Biomarkern für menschlichen Krebs eignen“, schreiben die Forscher. Besonders heben sie dabei hervor, dass sich die Insekten leicht züchten lassen und keine monatelange Ausbildung und aufwändige Betreuung benötigen wie Hunde. „Unser Ansatz könnte auch auf eine Reihe anderer komplexer Geruchserkennungsaufgaben übertragen werden, wie etwa die Erkennung von Betäubungsmitteln, Sprengstoffen, verdorbenen Lebensmitteln oder anderen Krankheiten wie Malaria-Infektionen oder Diabetes“, schreibt das Team.
Bis Ameisen in Diagnostik-Labore Einzug halten, wird es allerdings wohl noch etwas dauern, denn das Konzept befindet sich in einer frühen Entwicklungsphase: Die Effektivität dieser Methode muss erst genauer geprüft werden. „Unsere Forschung wird nun darauf abzielen, das Spektrum der krebsbedingten Gerüche, die von Ameisen erkannt werden können, zu erweitern“, schreiben die Forscher. Außerdem wollen sie ausloten, inwieweit die Insekten auch Hinweise in Gerüchen erfassen können, die direkt vom Körper abgegeben werden.
Quelle: iScience, doi: 10.1016/j.isci.2022.103959
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