密歇根州立大学的研究人员发现，蜜蜂可以检测人类呼吸中与肺癌相​​关的生物标志物或化学浓度。研究人员还表明，蜜蜂可以仅凭细胞培养物的“气味”区分不同类型的肺癌细胞。这些发现可以作为开发早期诊断肺癌的新测试的模型。

密歇根州立大学工程学院和定量健康科学与工程研究所助理教授 Debajit Saha 说：“昆虫的嗅觉与狗一样灵敏。”

萨哈和他的团队想看看蜜蜂是否能区分健康人和肺癌患者呼吸中的化学物质。

萨哈的前实验室经理埃莉莎·考克斯 (Elyssa Cox) 和萨哈实验室的博士生迈克尔·帕纳斯 (Michael Parnas) 开发了一种合成呼吸混合物的“配方”，使用不同浓度的三氯乙烯和 2-甲基庚烷等六种化合物来创建肺癌患者呼吸的化学成分和合成的健康呼吸混合物。

“配方的制作需要一双稳健的手，”考克斯说。“我们在大约 20 只蜜蜂身上测试了合成的肺癌和健康人类呼吸混合物。”

考克斯帮助设计了一种定制的 3D 打印挽具来容纳活蜜蜂，同时她将一个微小的电极连接到蜜蜂的大脑上，以测量蜜蜂大脑信号的任何变化。

“我们将这些气味传递到蜜蜂的触角上，并记录下它们大脑的神经信号，”萨哈说。“我们看到了蜜蜂神经放电反应的变化。”

一只蜜蜂穿着 3D 打印的背带。图片来源：Saha 实验室

研究人员还想测量人类呼吸中需要含有多少癌症指示化合物才能让蜜蜂检测到癌症。

“蜜蜂检测到的浓度非常低;这是一个非常有力的成果，”萨哈说。“蜜蜂可以区分呼吸混合物中化学浓度的微小变化，这些变化在十亿分之一的范围内。”

帕纳斯分析了神经数据并看到了蜜蜂脑信号中的尖峰。

“我们可以看到蜜蜂嗅觉的差异，”帕纳斯说。“我们检测到蜜蜂大脑中几种不同的神经元活动，这些神经元可以清楚地区分模拟肺癌呼吸和健康呼吸。”

萨哈团队的另一名研究生 Autumn McLane-Svoboda 和本科生 Summer McLane-Svoboda 在密歇根州立大学定量健康科学与工程研究所所长 Christopher Contag 及其实验室的帮助下共同领导了人类肺癌细胞培养实验。

在这些实验中，不同类型的人类肺癌细胞培养物在密闭的烧瓶中生长，并使用基于蜜蜂大脑的传感器来测试肺癌细胞的气味。研究人员已成功证明，使用这种基于蜜蜂大脑的传感器可以区分小细胞肺癌、非小细胞肺癌细胞和健康细胞。

“令人惊奇的是，蜜蜂不仅能够检测癌细胞，还能区分各种肺癌细胞系，”Autumn McLane-Svoboda 说。“这对未来的影响是巨大的，因为我们的传感器可以让患者快速得到特定的癌症诊断，这对于正确的治疗途径至关重要。”

萨哈预计，这项研究将为更多基于生物和气味的疾病检测技术打开大门。未来，萨哈的团队计划开发一种非侵入性测试，只需要患者向设备中呼吸，设备内部基于蜜蜂大脑的传感器就会分析呼吸，并实时无线报告是否存在癌症化学物质。