Czy owady mogą stać się bioczujnikami przyszłości?
Dzięki grantowi uzyskanemu w ramach programu stypendialnego Marie Skłodowska-Curie Fellowship dr Vincenzo Di Ilio wywołać sztuczne uzależnienie u pewnych gatunków karaluchów. Jeśli to uzależnienie będzie można powiązać z określonym zapachem, owady te mogą pewnego dnia posłużyć jako żywe bioczujniki o pełnym spektrum przydatnych zastosowań. „Inspiracją dla tego projektu była walka z problemem, który do tej pory jest przyczyną cierpienia i problemów gospodarczych w różnych zakątkach świata – minami lądowymi” – wyjaśnia dr Di Ilio. „Te małe urządzenia z tworzywa, pozostające w ziemi jeszcze długo po wojnie, powodują wypadki, często śmiertelne, i sprawiają, że wiele terenów nie nadaje się do użytku. Wykrywanie i usuwanie min jest bardzo niebezpieczne, niepraktyczne i kosztowne”. Miny mogą wybuchać już przy małym nacisku, rzędu 300 g, co uniemożliwia wykorzystywanie psów. Dr Di Ilio wpadł na pomysł, aby zamiast nich użyć owadów, które będzie można oznakować i „wyszkolić” do wykrywania materiałów wybuchowych. Dzięki temu eksperci będą w stanie lokalizować miny lądowe i wysyłać roboty do ich unieszkodliwienia. Owady jako bioczujniki Di Ilio zauważa, że dotarcie do tego punktu może zająć kilka lat i podkreśla, że głównym celem projektu ACTING (Addiction of Insects for Biosensoring) była ocena możliwości zmuszenia owadów do wyszukiwania ściśle określonych zapachów. Prace rozpoczęto od wybrania najlepszego kandydata to tego zadania. „Układy węchowe różnych owadów różnią się między sobą” – mówi. „Wybraliśmy karaluchy niemieckie, ponieważ są wrażliwe na wiele przeróżnych związków lotnych. Udało nam się dowieść, że mogą one być używane do wykrywania materiałów wybuchowych”. Kolejnym wyzwaniem było znalezienie sposobu na ograniczenie zainteresowania tych insektów tylko do jednego zapachu. Karaluchy są bardzo żarłoczne, ale oczywiście nie jedzą plastycznych materiałów wybuchowych. „Moim pomysłem było zaburzenie postrzegania otoczenia przez karaluchy za pomocą środków odurzających” – opisuje Di Ilio. „Chcieliśmy wywołać u owadów uzależnienie i powiązać moment podawania środka z konkretnym zapachem. To był kluczowy element moich badań”. Ze względu na trudności z uzyskaniem pozwolenia na użycie w badaniach morfiny i heroiny Di Ilio zaczął od podawania karaluchom niewielkich dawek nikotyny. Karaluchy okazały się być bardziej wrażliwe na dym papierosowy niż ekstrakt nikotyny, a u niektórych osobników wykryto oznaki uzależnienia. „Obecnie pracuję nad artykułem opisującym wyniki eksperymentów. W niedługim czasie zostanie opublikowany” – mówi Di Ilio. „Pod koniec projektu udało mi się uzyskać licencję na podawanie karaluchom metadonu i heroiny i wstępne testy dowodzą, że karaluchy można uzależnić, co jest bardzo ekscytujące. Udało nam się całkiem sporo osiągnąć”. Świat możliwości Obecnie Di Ilio szuka funduszy na kontynuowanie badań nad nowymi możliwościami wykorzystania sztucznie wywoływanego uzależnienia oraz jego kontrolowania. Z akademickiego punktu widzenia, rezultaty uzyskane podczas wczesnej fazy projektu ACTING mogą pomóc nam lepiej zrozumieć mechanizmy powstawania uzależnienia od leków oraz wywoływanych przez nie zmian behawioralnych. Pozwolą też badaczom dowiedzieć się, jak owady postrzegają swoje otoczenie. „Wszystkie te wyniki muszą zostać jeszcze sprawdzone pod kątem zgodności z naszą hipotezą, ale myślę, że idziemy w dobrym kierunku” – podsumowuje. „Wyobraźmy sobie na przykład, że uzależnienie u owadów jest powiązane na przykład z możliwością wykrywania drobnych zmian w zapachu krwi, co pozwoli wcześniej wykrywać choroby takie jak gruźlica. Sadownicy z pewnością ucieszą się z możliwości wczesnego wykrywania chorób bakteryjnych. Owady mogą służyć jako bioczujniki w wielu różnych zastosowaniach”.
Słowa kluczowe
ACTING, owady, uzależnienie, Marie Curie, gruźlica, krew, miny lądowe, diagnoza, metadon, heroina, karaluchy