El olor de la enfermedad: El uso de perros, ratones y hurones para detectar padecimientos
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CIUDAD DE MÉXICO.- A medida
que el COVID-19 continúa extendiéndose por todo el mundo, los científicos están
analizando nuevas formas de rastrearlo. Un enfoque prometedor es entrenar
perros para detectar personas infectadas al oler muestras de orina o sudor humano. El científico investigador
Glen Golden, que ha entrenado perros y hurones para detectar la gripe aviar en
las aves, explica por qué ciertos animales son adecuados para olfatear
enfermedades. 1. ¿Qué especies tienen olfato
para las enfermedades? Algunos animales tienen
sentidos del olfato muy desarrollados. Incluyen roedores; perros y sus
parientes salvajes, como lobos y coyotes; y mustélidos: mamíferos carnívoros
como comadrejas, nutrias y hurones. Los cerebros de estas especies tienen tres
o más veces más neuronas receptoras olfativas funcionales (células nerviosas
que responden a los olores) que las especies con capacidades olfativas menos
agudas, incluidos los humanos y otros primates. Estas neuronas son
responsables de detectar e identificar compuestos olfativos volátiles que
envían señales significativas, como el humo de un fuego o el aroma de la carne
fresca. Una sustancia es volátil si cambia fácilmente de líquido a gas a bajas
temperaturas, como la acetona que le da al quitaesmalte su olor afrutado. Una
vez que se vaporiza, puede extenderse rápidamente por el aire. Cuando uno de estos animales
detecta un olor significativo, la señal química se traduce en mensajes y se
transporta por todo su cerebro. Los mensajes van simultáneamente a la corteza
olfativa, que se encarga de identificar, localizar y recordar el olor, y a
otras regiones cerebrales responsables de la toma de decisiones y la emoción.
De modo que estos animales pueden detectar muchas señales químicas a grandes
distancias y pueden hacer asociaciones mentales rápidas y precisas sobre ellas. 2. ¿Cómo eligen los
investigadores un aroma objetivo? En la mayoría de los estudios
que han utilizado perros para detectar el cáncer, los perros han identificado
muestras físicas, como piel, orina o aliento, de pacientes que han sido
diagnosticados con cáncer o que tienen cáncer no diagnosticado en una etapa
temprana. Los científicos no saben qué señal de olor usan los perros o si varía
según el tipo de cáncer. El Centro Nacional de
Investigación de Vida Silvestre del Departamento de Agricultura de EU en
Colorado y el Centro Monell de Sentidos Químicos en Pensilvania han entrenado
ratones para detectar la influenza aviar en muestras fecales de patos
infectados. La gripe aviar es difícil de detectar en bandadas silvestres y se
puede propagar a los humanos, por lo que este trabajo está diseñado para ayudar
a los biólogos de la vida silvestre a monitorear los brotes. El laboratorio de Kimball en
Monell enseñó a los ratones a obtener una recompensa cuando olían una muestra
positiva confirmada de un animal infectado. Por ejemplo, los ratones podían
beber agua cuando viajaban por el brazo de un laberinto en forma de Y que
contenía heces de un pato infectado con el virus de la influenza aviar. Al analizar químicamente las
muestras fecales, los investigadores encontraron que la concentración de
compuestos químicos volátiles en ellas cambiaba cuando un pato se infectaba con
la gripe aviar. Entonces infirieron que este perfil de olor alterado era lo que
reconocían los ratones. Sobre la base de ese trabajo,
hemos entrenado hurones y perros para detectar la influenza aviar en aves, como
patos salvajes y pollos domésticos, en un estudio colaborativo entre la
Universidad Estatal de Colorado y el Centro Nacional de Investigación de Vida
Silvestre que se encuentra actualmente en revisión para su publicación. Con los hurones, comenzamos
entrenándolos para alertar, o señalar que habían detectado el olor objetivo,
rascando una caja que contenía altas proporciones de esos compuestos volátiles
e ignorando cajas que contenían bajas proporciones. A continuación, mostramos a
los hurones muestras de heces de patos infectados y no infectados, y los
hurones inmediatamente comenzaron a alertar sobre la caja que contenía la
muestra fecal de un pato infectado. Este enfoque es similar a la
forma en que se entrena a los perros para detectar olores volátiles conocidos
en explosivos o drogas ilegales. A veces, sin embargo, tenemos que dejar que el
animal detector determine el perfil de olor al que responderá. 3. ¿Se puede entrenar a los
animales para que detecten más de un objetivo? Si. Para evitar confusiones
sobre lo que detecta un animal entrenado, podemos enseñarle una respuesta de
comportamiento diferente para cada olor objetivo. Por ejemplo, los perros del
Programa de Detección de Enfermedades Caninas de los Servicios de Vida
Silvestre del Departamento de Agricultura de EU responden con una alerta
agresiva, como rascarse, cuando detectan una muestra de un pato infectado con
la gripe aviar. Cuando detectan una muestra de un venado de cola blanca
infectado por el prión que causa la emaciación crónica, responden con una
alerta pasiva, como sentarse. La investigación en la
Universidad de Auburn ha demostrado que los perros pueden recordar y responder
a 72 olores durante una tarea de memoria de olores. La única limitación es la
cantidad de formas en que un perro puede comunicarse sobre diferentes señales
de olor. 4. ¿Qué tipo de factores
pueden complicar este proceso? Primero, cualquier
organización que entrene animales para detectar enfermedades necesita el tipo
de laboratorio y equipo adecuados. Dependiendo de la enfermedad, eso podría
incluir equipo de protección personal y filtrado de aire. Otra preocupación es si el
patógeno podría infectar a los animales de detección. Si eso representa un
riesgo, los investigadores pueden necesitar inactivar las muestras antes de
exponer a los animales. Luego necesitan ver si ese proceso ha alterado los
elementos que están enseñando a los animales a asociar con la infección. Finalmente, los entrenadores
deben pensar en cómo reforzar la respuesta deseada de los animales de detección
en el campo. Si trabajan en una población de personas en su mayoría no
infectadas, por ejemplo, en un aeropuerto, y un animal no tiene la oportunidad
de ganar una recompensa, puede perder interés y dejar de funcionar. Buscamos
animales que tengan un fuerte impulso para trabajar sin detenerse, pero
trabajar durante mucho tiempo sin recompensa puede ser un desafío incluso para
el animal más motivado. 5. ¿Por qué no construir una
máquina que pueda hacer esto? En este momento no tenemos
dispositivos que sean tan sensibles como los animales con sentidos del olfato
bien desarrollados. Por ejemplo, el sentido del olfato de un perro es al menos
mil veces más sensible que cualquier dispositivo mecánico. Esto podría explicar
por qué los perros han detectado cáncer en muestras de tejido que han sido
aprobadas médicamente como no cancerosas. También sabemos que los
hurones pueden detectar la infección por influenza aviar en muestras fecales
antes y después de que los análisis de laboratorio muestren que el virus ha
dejado de diseminarse. Esto sugiere que para algunos patógenos, puede haber
cambios volátiles en individuos que están infectados pero son asintomáticos. A medida que los científicos
aprendan más sobre cómo funciona el sentido del olfato de los mamíferos,
tendrán más posibilidades de crear dispositivos que sean tan sensibles y
fiables para detectar enfermedades. La nota original la puedes
encontrar aquí. Por Glen J. Golden ,
investigador científico y académico de la Universidad Estatal de Colorado. *The Conversation es una
fuente independiente y sin fines de lucro de noticias, análisis y comentarios
de expertos académicos.
