Cotidiano, miles de perros entrenados K9 olfatean narcóticos, explosivos y personas desaparecidas en los Estados Unidos. Estos perros son invaluables para la seguridad, pero también son muy caras y pueden cansarse.

Los investigadores de Duke han dado los primeros pasos hacia la construcción de un dispositivo artificial de "nariz de robot" hecho de células de ratones vivos que los oficiales podrían usar en lugar de perros.

Los investigadores han desarrollado un prototipo basado en receptores de olores cultivados a partir de genes de ratones que responden a los olores objetivo. incluidos los olores a cocaína y explosivos. Su trabajo apareció a principios de este mes en Comunicaciones de la naturaleza .

Resulta que hay un par de diferencias muy grandes entre probar cosas en una placa de laboratorio y probarlas en una nariz real.

"Esta idea de una nariz artificial ha estado presente durante mucho tiempo, "dijo el autor principal del estudio, Hiroaki Matsunami, profesor de genética molecular y microbiología en la Facultad de Medicina de Duke. "Los receptores se identificaron en la década de 1990, pero existen importantes obstáculos técnicos para producir todos estos receptores y monitorear la actividad de modo que podamos usar eso en un dispositivo artificial ".

Las "narices electrónicas" que existen ahora usan varios compuestos químicos para detectar olores en lugar de células madre receptoras, Dijo Matsunami. Dijo que esos dispositivos "no son tan buenos como un perro adiestrado".

"La idea es que, al utilizar el valor real, receptores vivos, tal vez podamos desarrollar un dispositivo similar a los animales, "Dijo Matsunami." Nadie ha logrado eso todavía, pero este estudio avanza hacia ese objetivo ".

Humano, los genomas de perro y ratón contienen alrededor de 20, 000 genes, que contienen instrucciones para crear proteínas que huelen, gusto, sentir, moverse y hacer todo lo que hacen nuestros cuerpos. Aproximadamente el 5 por ciento de los genes del ratón se han identificado como instrucciones para producir receptores de olores, Dijo Matsunami. A diferencia de, los humanos solo usan alrededor del 2 por ciento de sus genes para producir receptores de olores.

"Estos animales invierten muchos recursos para este propósito, "Dijo Matsunami." Los ratones y las ratas huelen muy bien; simplemente no usamos ratones para detectar explosivos en la vida real. Hay algunos problemas prácticos para hacer eso ".

El primer paso del estudio fue identificar los mejores receptores de olores para responder a los olores específicos como la cocaína o la marihuana.

Los investigadores crearon un medio líquido preparado con moléculas que podrían iluminarse a partir de reacciones. A continuación, copiaron alrededor del 80 por ciento de los receptores de olores de ratones, y mezcló esos receptores con siete sustancias químicas de olor objetivo en el medio.

Midieron la luminiscencia resultante y eligieron los receptores de olor con mejor rendimiento para la segunda parte del estudio. que monitorizaba la activación del receptor en tiempo real.

Investigaciones anteriores habían hecho esto al exponer receptores seleccionados a sustancias químicas olorosas en un líquido. Pero existen varias diferencias entre la placa de Petri y la nariz. Para uno, Rara vez sumergimos la nariz en baños líquidos de sustancias químicas olorosas. En lugar de, nuestras narices detectan los olores de los perfumes flotantes o los olores que se transportan en el aire. Y nuestras narices están llenas de moco.

Entonces, para la segunda mitad del estudio, que fue apoyado por las subvenciones del Instituto Nacional de Salud DC014423 y DC016224 y el Proyecto RealNose de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, intentaron imitar cómo usamos nuestras narices exponiendo los olores a vapores y algunas enzimas.

Los investigadores probaron los receptores que habían identificado frente a dos vapores de olor para este estudio.

"Solo probamos dos de ellos en el periódico, pero muestra la prueba de principio de cómo se puede usar, "Dijo Matsunami.

Los investigadores esperan poder ajustar el dispositivo para probar todos los receptores frente a muchos olores diferentes.

"Tenemos un panel de receptores para que podamos monitorear cómo los diferentes receptores responden de manera diferente a varios olores, incluidos los que son similares entre sí en la estructura química o los que podrían estar relacionados con el uso en el mundo real, como algo asociado a explosivos o drogas, "Dijo Matsunami.

Los investigadores también probaron varias enzimas que se pueden encontrar en el moco para ver cómo ayudaban o impedían las reacciones. Este proceso es más realista que las moléculas de vapor que interactúan directamente con los receptores de olores.

"Pensarías que cuando olemos un químico, el químico se uniría al receptor químico en la nariz, pero en realidad no es tan simple "Dijo Matsunami." Cuando la sustancia química se disuelve en el moco nasal antes de unirse al receptor, podría convertirse en otra sustancia química por las enzimas del moco nasal ".

El moco es una frontera desconocida para comprender cómo olemos. La reconstrucción de los componentes clave del moco nasal puede ser el siguiente paso hacia la construcción de una nariz artificial, según el papel.

"No es como si nuestro papel se aplicara de inmediato a un dispositivo portátil que se usa en el aeropuerto pronto, pero este es un importante paso adelante para demostrar que es posible, ", Dijo Matsunami." Podemos ver más claramente qué tipo de obstáculos superar para que la comunidad cree tal dispositivo ".