Aromas e Sentidos

Existem milhões de mundos sensoriais que os humanos não conseguem perceber. Compreender o que é ser uma coisa selvagem está além da resolução limitada dos sentidos humanos. Por exemplo, os insetos vivem em um mundo de cheiros, decodificando as sutis nuances químicas do perfume que flutuam em suas antenas. No caso dos gafanhotos – a forma migratória de certos gafanhotos antissociais – o seu olfato está intimamente ligado à sua transformação física e comunitária. Certas condições ambientais provocam a muda dos gafanhotos e segregam feromonas que atraem mais gafanhotos.1,2 Depois de abandonarem o seu antigo corpo e a existência solitária, milhares de milhões de gafanhotos agregam-se em enxames devastadores que eclipsam o sol e atormentam os humanos. Esta transformação dramática do corpo e do estilo de vida depende da sua extraordinária capacidade de detectar e diferenciar odores subtis.3

Recentemente, Debajit Saha, professor assistente de engenharia biomédica na Michigan State University, e sua equipe exploraram o circuito de detecção de odores do cérebro dos gafanhotos para detectar as assinaturas olfativas dos cânceres orais humanos. Saha anteriormente usava gafanhotos para farejar bombas,4 tornando a transição para a detecção do câncer interessante. “O câncer altera o metabolismo [celular] e essas mudanças se refletem na respiração exalada”, disse Saha. Conhecidas como compostos orgânicos voláteis (COV), estas assinaturas químicas únicas são biomarcadores promissores de doenças – se os cientistas conseguirem detectá-las. Outros investigadores estão a desenvolver sensores artificiais – também conhecidos como narizes eletrónicos – para identificar o cancro, mas a sua sensibilidade, especificidade e velocidade ainda são limitadas em comparação com criaturas que habitam uma paisagem sensorial de olfato. A equipe de Saha está recorrendo à biologia para aproveitar os biossensores mais poderosos da natureza. “Em vez de projetar um cérebro biológico, estamos projetando sua computação”, disse Saha.

A equipe de Saha examinou se conseguiria interceptar os circuitos de processamento de odores no cérebro do gafanhoto para detectar e discriminar células cancerígenas orais humanas que crescem em um frasco, e relatou suas descobertas em Biossensores e Bioeletrônica.5 Eles realizaram uma cirurgia cerebral em um gafanhoto e inseriram eletrodos em um gafanhoto. as regiões do cérebro que processam o cheiro. A equipe de Saha coletou então amostras de gases de culturas celulares de três tipos diferentes de células cancerígenas orais humanas e células orais humanas saudáveis. Eles lançaram as amostras de gás – cada uma contendo uma mistura distinta de VOCs das células correspondentes – sobre as antenas do gafanhoto e registraram a atividade elétrica do cérebro. Depois de reunir os resultados de vários gafanhotos, a equipe de Saha descobriu que seus cérebros produziam um padrão elétrico distinto para cada um dos diferentes tipos de células. Os gafanhotos não apenas distinguiram o câncer das células saudáveis, mas também discriminaram as impressões digitais olfativas sutis dos diferentes cânceres orais.

“É um trabalho importante que contribui para o nosso campo e pode um dia levar a dispositivos reais para fazer diagnósticos de saúde”, disse Bruce Kimball, ecologista químico do Monell Chemical Senses Center, na Pensilvânia, que não esteve envolvido neste estudo. De acordo com Kimball, qualquer combinação de um detector – neurônios sensoriais, sensores artificiais ou outros instrumentos analíticos – com um algoritmo de análise de padrões – cérebro biológico, chip que imita o cérebro ou aprendizado de máquina – poderia eventualmente ajudar os pesquisadores a cruzar a linha de chegada. Com um ajuste fino suficiente, qualquer sistema deste tipo “provavelmente terá sucesso na discriminação de odores associados à maioria das condições de saúde”.

Saha explicou que o poder computacional dos biossensores de gafanhotos excede o dos sensores artificiais atuais. Usando um número limitado de receptores de odores, os gafanhotos têm uma capacidade quase ilimitada de codificar diferentes produtos químicos. “Eles não precisam identificar componentes individuais, podem simplesmente pegar a mistura inteira e criar uma impressão digital [de odor]”, disse Saha. Sua equipe planeja testar amostras de hálito de pacientes humanos com câncer, que possuem assinaturas olfativas muito mais complexas do que células cultivadas. “Esse será o grande teste.”