Cães pessimistas são melhores em cheirar o câncer-e outras chaves para o sucesso da doença

Cães pessimistas são melhores em cheirar o câncer-e outras chaves para o sucesso da doença

Por Rohini Subrahmanyam Editado por Sarah Lewin Frasier

Billy, um pequeno beagle com orelhas frouxas, daria aros em torno de uma plataforma cheirando uma série de buracos. Cada orifício contém uma máscara do tipo cirúrgico usado com uma mistura distinta de aromas de um humano diferente. Mas seu nariz afiado está caçando apenas uma dessas combinações: a que sinaliza câncer.

O câncer pode mudar o “volatilome” de uma pessoa, o conjunto único de compostos orgânicos voláteis encontrados na respiração, suor, sangue e urina. Billy e sua coorte aprenderam a cheirar essas sutis pistas de perfume em máscaras usadas por pessoas com diagnóstico de câncer. Os pesquisadores também estão estudando como os cães podem detectar doenças como covid e malária, além de condições psicológicas, incluindo transtorno de estresse pós-traumático.

Os cientistas descobriram as poderosas habilidades de cheiro de doenças dos cães em 1989, quando um cão detectou câncer em seu manipulador. Mas os médicos ainda não usam rotineiramente cães para diagnóstico. Além dos desafios logísticos óbvios, os cães variam muito em sua precisão olfativa. Os pesquisadores estão cada vez mais descobrindo que as proezas que cheiram a doenças podem se resumir à personalidade de cães individuais-e quão bem seus manipuladores os conhecem. Novos esforços de pesquisa estão focados em descobrir quais cães seriam melhores para o trabalho e na interpretação dos comportamentos dos cães durante um teste de cheiro.

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Sharyn Bistre Dabbah, um cientista veterinário agora da Universidade de Bristol, na Inglaterra, partiu com colegas dos cães de detecção médica de caridade do Reino Unido para aprender como as personalidades dos animais-especialmente seu nível de otimismo ou pessimismo-afetam as habilidades de detecção de doenças. Seus resultados apareceram recentemente em PLoS um.

Os pesquisadores mostraram aos cães o que estava atrás de duas telas em uma extremidade de uma sala: um local “positivo” com uma delícia saborosa e uma “negativa” com uma tigela vazia. Nas visitas subsequentes à sala, os cães normalmente se deliciavam alegremente em direção ao primeiro, mas trotaram muito lentamente quando foram conferidos – ou simplesmente não foram lá.

Os cientistas então colocaram tigelas atrás de duas novas telas entre os pontos positivos e negativos, e classificaram os cães como “otimistas” ou “pessimistas” com base na rapidez com que investigaram esses novos locais.

Em seguida, a equipe avaliou com que precisão cada cão poderia escolher um perfume de doença que foi treinado para detectar, entre outros cheiros. Em média, os cães pessimistas acabaram sendo mais exigentes. Cães pessimistas são mais cautelosos, e “um cão mais cauteloso pode ser melhor em não cometer erros”, diz Dabbah.

Outros traços de personalidade também desempenham um papel, diz Clara Wilson, que pesquisa cães que cheiram a doenças e o estresse na Universidade da Pensilvânia. Cães que desfrutam da emoção de uma caça – e prosperam enquanto procuram pessoas desaparecidas ou bombas escondidas – podem encontrar cheirar amostras de doenças repetidas vezes. “Queremos um cachorro que não fique frustrado. Eles (devem) achar gratificante, mesmo que possa ser menos emocionante”, explica Wilson.

As interpretações dos manipuladores sobre o comportamento de cães também podem distorcer os resultados da detecção, diz Akash Kulgod, co-fundador da Dognose, a start-up de Bengaluru que treinou Billy. Em vez de ensinar cães a realizar um comportamento específico, como sentar ou latir quando eles pegam um perfume atribuído – um processo que leva tempo extra e pode levar a cães “mentindo” para guloseimas – Kulgod e sua equipe analisam diretamente a linguagem corporal natural de cada cão. Com base em quão com confiança os cães se movem, conforme analisado com ferramentas de aprendizado de máquina baseadas na visão computacional, a equipe pode identificar detecções bem-sucedidas. “Um de nossos cães cheira e, em seguida, com muita confiança, para ir ao alimentador”, diz Kulgod. “Cada um deles tem suas próprias peculiaridades únicas – mas tudo isso pode ser quantificado, porque tudo está relacionado a essa expectativa de recompensa que você tem das sessões anteriores”.

Em um estudo piloto com 200 amostras de teste envolvendo 10 tipos de câncer, apresentados na Conferência Americana de Oncologia da Sociedade Americana deste ano, os cães de Dognose detectaram 96 % dos cânceres. Em seguida, a equipe de Dognosis aumentará seu estudo com 1.500 amostras de teste.

Atualmente, os médicos diagnosticam muitos tipos de câncer usando uma combinação de exames de sangue e biópsias. Os pesquisadores estão sempre à procura de métodos menos invasivos – incluindo opções envolvendo diretamente nossos companheiros caninos, bem como os narizes eletrônicos inspirados por eles. Atualmente, os cães podem superar os sniffers eletrônicos. Mas esse primazia pode não durar, de acordo com Andreas Mershin, diretor de ciências da start-up realnose.ai, com sede em Boston. Ele e seus colegas estão desenvolvendo narizes eletrônicos para farejar amostras de urina para câncer de próstata e outras doenças. Se a Olfação da Machine eventualmente superar as habilidades dos cães, poderá ajudar a resolver o problema de escalabilidade – e dar um tempo aos animais.

A equipe de Mershin colocou os receptores de cheiro de mamíferos em um chip eletrônico e usavam algoritmos de aprendizado de máquina para interpretar a saída. A técnica se concentra em padrões mais amplos entre as moléculas detectadas, em vez de categorizá -las individualmente.

Os cães também não marcam uma lista de moléculas em suas cabeças; Eles apenas “sabem” como o câncer cheira. Isso os ajuda a senti -lo com precisão, independentemente de qual órgão é ou do que o paciente comeu antes de dar a amostra de respiração. “Os cães podem generalizar. Eles não se importam com a fonte em que você escreve o perfume; eles apenas o interpretam corretamente”, diz Mershin.

Em um estudo publicado em PLoS umAssim, Mershin e sua equipe usaram modelos de aprendizado de máquina para identificar e analisar padrões de diferentes odorantes em amostras de urina de pacientes confirmados por câncer de próstata. Suas descobertas, que se basearam no trabalho com dados de diagnóstico de cães de detecção médica, sugerem que o foco nesse tipo de “caráter de perfume” pode funcionar como uma alternativa escalável aos cães, mesmo que atualmente seja muito mais lenta.

Enquanto isso, Billy, de volta à plataforma de teste, Billy, de orelhas, detecta rapidamente o perfume sutil de câncer em uma das máscaras que ela está cheirando-e liga confiante de volta para receber sua recompensa. Tais testes mostram um forte potencial, diz a pesquisadora de pós -doutorado Amritha Mallikarjun, da Universidade da Pensilvânia: “Os cães, por causa de seu incrível senso de olfato e capacidades de detecção, estão demonstrando para nós como a tecnologia poderia parecer de 10 a 15 anos daqui.