Osa, un pastor alemán atlético de 62 libras con una cola larga y esponjosa y una predilección por los pañuelos rojos, parece un superhéroe poco probable.
Mordisquea el sofá cuando está aburrida y no duda en montar una escena para llamar la atención. Un día reciente, cuando la madre adoptiva y entrenadora Annemarie DeAngelo salió de su casa de Nueva Jersey mientras hablaba con un visitante, Osa saltó y ladró para llamar la atención; cuando eso falló, saltó sobre la mesa del patio, hundió la nariz en el rostro de DeAngelo y comenzó a gemir.
«Eres genial», gruñó DeAngelo antes de sonreír.
Pero si Osa quiere hacer de diva, tiene derecho. Después de todo, ¿cuántos perros de seis años conoce que hayan dominado el arte de detectar tumores cancerosos y estén involucrados en un proyecto de investigación que tiene el potencial de revolucionar la oncología?
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A pesar del notable éxito de la inmunoterapia, la edición de genes CRISPR y otros tratamientos innovadores recientes, la incapacidad de los oncólogos para detectar ciertos tipos de cáncer en sus etapas iniciales sigue siendo una de las deficiencias más intratables y mortales en el campo. Un ejemplo desalentador: de las aproximadamente 21,750 mujeres en los Estados Unidos que se espera que sean diagnosticadas con cáncer de ovario este año, una enfermedad tratable si se detecta a tiempo, es probable que casi 14,000 mueran a causa de ella.
Osa pronto puede ayudar a mejorar esas probabilidades. Es parte de un ambicioso esfuerzo lanzado hace cinco años en la Universidad de Pensilvania que tiene como objetivo decodificar una de las máquinas de detección de olores más poderosas jamás descubiertas: la nariz canina. Osa es capaz de distinguir entre muestras de sangre tomadas de pacientes con cáncer y sus compañeros sanos simplemente oliéndolas. De hecho, es uno de los ocho perros detectores de cáncer entrenados por DeAngelo y sus colegas en el Penn Vet Working Dog Center, una especie de academia sin fines de lucro de X-Men que cría y entrena a «perros detectores». El objetivo final es desarrollar un «olfateador electrónico» capaz de acercarse a los superpoderes de detección de cáncer de Osa y sus compinches. Por lo tanto, dicha máquina podría usarse en miles de consultorios médicos e instalaciones de diagnóstico médico en todo el país.
Y el cáncer es solo un objetivo posible. Este tipo de sistema podría conducir a dispositivos similares para diferentes condiciones de salud, como infecciones bacterianas, diabetes y epilepsia. Algunos entrenadores de perros incluso han comenzado a enfocarse en COVID-19. «Es esencialmente el mismo enfoque», dice Cynthia Otto, directora fundadora del centro.
Todo comienza con este maravilloso invento de la naturaleza: la nariz canina. Nuestro schnoz ni siquiera se acerca. El ser humano promedio tiene cinco millones de receptores olfativos, pequeñas proteínas que pueden detectar moléculas de olor individuales. Estos receptores están agrupados en un área pequeña en la parte posterior de la cavidad nasal humana, lo que significa que un olor debe flotar a través de las fosas nasales. En los perros, la superficie interna dedicada al olfato se extiende desde las fosas nasales hasta la parte posterior de la garganta e incluye unos 300 millones de receptores olfativos, 60 veces más que en los humanos.
Los perros también dedican mucho más espacio neuronal al procesamiento e interpretación de estas señales que los humanos. En comparación con el mísero 5% de los humanos, el 35% del cerebro de un perro se dedica al olfato. Súmelo todo y la nariz de un perro es hasta un millón de veces más sensible que la nariz humana.
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«El olfato es la forma en que los perros ven el mundo», dice Marc Bekoff, profesor emérito de ecología y biología evolutiva de la Universidad de Colorado Boulder. “Así recopilan información sobre quiénes fueron allí, si están felices, si están tristes, si están las hembras en celo, si se sienten bien o no.
Los humanos siempre han apreciado el potencial del hocico canino. En la Edad Media, las autoridades de Francia y Escocia confiaban en los perros y en sus habilidades de olfato para localizar a los bandidos. Los perros de búsqueda y rescate aparecieron por primera vez en el siglo XVIII, cuando los monjes del Hospice du Grand Saint-Bernard en los Alpes suizos descubrieron que los perros que criaban podían llevarlos a víctimas de avalanchas enterradas en la nieve.
A pesar de esta historia, la ciencia no consideró si los perros podían detectar el cáncer hasta finales de la década de 1980, después de que Hywel Williams, residente de 30 años, obtuviera el oro científico.
Al llegar al King’s College Hospital de Londres para comenzar su formación como dermatólogo, Williams se encargó de revisar todos los casos de melanoma vistos en el hospital durante los últimos 20 años. Fue una tarea tremenda, recuerda Williams. Pero una tarde encontró una nota de cuatro palabras en una carpeta que le llamó la atención. Simplemente decía: «El perro olió la lesión». ¿Que significaba eso? ¿El perro en la mochila realmente olía a cáncer?
«Así que llamé a la dama del caso», recordó Williams. «¡Y tuvimos la conversación más fascinante!»
La paciente, una mujer de 44 años, le dijo a Williams que su mezcla de border collie y dóberman llamada Baby Boo se había vuelto obsesionada por una curiosa verruga en el muslo izquierdo de la mujer, que a menudo la olfateaba. El ritual continuó todos los días durante varios meses, con Baby Boo frotando la pierna de la mujer a través de sus pantalones. Baby Boo finalmente trató de morder la herida cuando la mujer visitó a su médico. Cuando los médicos extirparon la verruga, descubrieron que se trataba de un melanoma maligno.
«Algo sobre esta herida fascinó al perro», recuerda Williams. «Y literalmente salvó la vida de esta mujer».
Williams y un colega publicaron sus hallazgos en The Lancet, una revista médica muy respetada. De repente, amantes de los perros de todo el mundo se pusieron en contacto con Williams y compartieron experiencias similares. Ahí estaba el hombre de 66 años que desarrolló un parche de eccema en la parte externa del muslo izquierdo, lesión que se convirtió en su obsesión de labrador hasta que acudió al médico. Resultó ser un carcinoma de células basales. Estaba George el schnauzer, entrenado por un dermatólogo de Florida. George se volvió loco cuando vio un lunar sospechoso en la pierna de un paciente. Resultó ser inteligente.
A lo largo de los años, ha surgido más y más evidencia que sugiere que los perros pueden detectar el cáncer de vejiga, el cáncer de próstata, la diabetes e incluso la malaria, entre otras afecciones. Pero no cualquier Chihuahua, Corgi o Beagle puede hacer el trabajo.
Como la mayoría de los perros, Osa llegó al Penn Vet Working Dog Center de un criador cuando tenía dos meses. «Echemos un vistazo a su genética», dice DeAngelo. “Estamos examinando su capacidad de trabajo. Deben provenir de líneas de trabajo, no de líneas de exhibición o de mascotas, sino de una línea que tenga ese impulso de caza/presa. Osa comenzó a entrenarse en obediencia y agilidad (caminar sobre un tablón, subir una escalera, deslizarse sobre un montón de escombros) y rápidamente pasó al entrenamiento básico de detección de olores.
Durante estas sesiones, a los perros se les presenta un detector calibrador universal, un olor poderoso y distintivo desarrollado por un científico veterinario para entrenar perros. El capacitador coloca el calibrador, un polvo contenido en una bolsa de Mylar con un pequeño orificio para dejar salir el olor, en el piso o la pared o lo sostiene en la mano. Tan pronto como el perro huele el olor para estudiarlo, el entrenador «marca» el olor haciendo un chasquido o simplemente diciendo que sí, recompensando al perro con una golosina. Este proceso se repite hasta que el perro aprende que al encontrar este olor, es recompensado.
Luego, el entrenador comienza a ofrecer opciones al perro, como poner dos olores diferentes en recipientes idénticos, de los cuales solo uno produce uno. clic y una golosina cuando se huele. Una vez que se domina esto, el entrenador comienza a sostener la golosina hasta que el perro cuelga frente al recipiente elegido y lo enfrenta.
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A medida que los perros pasan por este entrenamiento básico, los entrenadores evalúan sus habilidades y temperamento y usan los datos para elegir un área particular de experiencia. Los perros que muestran pasión por correr escombros participan en entrenamientos de búsqueda y rescate. Aquellos a los que no les gusta la basura pero tienen un olfato fuerte pueden convertirse en perros narcóticos o explosivos. Los perros que piensan que «morder a la gente a la ligera es un juego divertido», bromea DeAngelo, terminan convirtiéndose en perros policía.
Los perros de detección médica de Penn son aquellos con personalidades extravagantes y objetivos limitados. Otto los llama las «almas conscientes» del centro. No les gustan los entornos ruidosos y llenos de gente, como aeropuertos o sitios de recuperación ante desastres. Osa desconfía mucho de las personas que no conoce, tanto que nadie puede acercarse a la casa de DeAngelo sin que él se dé cuenta (lo que resulta en fuertes ladridos y caos). Al ingresar al hogar, el visitante, el anfitrión y el perro deben salir inmediatamente a jugar a la pelota y dejar a Osa tranquilo antes de poder realizar cualquier actividad. Pero estos rasgos neuróticos también tienen un propósito inusual.
«A menudo me refiero a nuestros perros de detección médica como CPA», dice Otto. “Simplemente les gustaría revisar las hojas de cálculo y encontrar el número que está fuera de lugar. Les gusta mucho tener las cosas muy limpias y controladas. Estos son perros minoristas.
Aunque Osa poseía todas las cualidades que lo convertían en un excelente perro rastreador, no era garantía de que fuera capaz de dominar la tarea más importante de todas. Para averiguar si podía, DeAngelo y su equipo pusieron a Osa frente a una rueda de perfume, un artilugio metálico estacionario con múltiples brazos, cada uno lo suficientemente grande como para contener dos recipientes separados, uno que contenía el plasma de una mujer con un ovario metastásico. cáncer y otro plasma de un voluntario sano. Cuando Osa se detuvo frente al campeón derecho, se hurgó la nariz y se congeló, DeAngelo y sus compañeros de equipo se abrazaron y lloraron.
«No sabes si va a funcionar, así que entrenas y entrenas», dice. “Ahora vas a poner el cáncer real en la rueda, en el plasma, y ver si los perros pueden identificarlo e ignorar las otras muestras. ¡Y funcionó! ¡Primera vez! Fue muy emocionante.
Aún así, eso es solo la mitad del desafío. Para convertir las extraordinarias habilidades de Osa en algo reproducible, una nariz electrónica, los investigadores deben comprender a qué están reaccionando exactamente Osa y sus amigos. DeAngelo dice que las muestras de sangre con las que ha entrenado a sus perros contienen cientos de compuestos orgánicos diferentes, todos los cuales pueden llamar la atención del perro. Y es por eso que el equipo de Penn incluye no solo a los físicos e ingenieros que diseñan la instrumentación para la nariz electrónica, sino también a los químicos para ayudar a determinar exactamente qué debe calibrarse para el olor de esa nariz electrónica. El equipo dividió las muestras de cáncer en bloques de construcción cada vez más pequeños y se los presentó a los perros para determinar cuál de los cientos de posibles sustancias químicas aromáticas (olorosas) les llamó la atención.
Se utiliza un enfoque similar para entrenar el dispositivo. Los ingenieros comienzan con dos muestras separadas formadas por muchos olores mezclados y se aseguran de que la máquina pueda distinguir entre los dos. Luego eliminan los olores individuales de cada muestra, entrenando a la máquina para que distinga diferencias cada vez más sutiles y cada vez más difíciles de detectar. En última instancia, el objetivo es colocar un vial de plasma dentro de un rastreador electrónico del tamaño de un microondas que pueda analizar olores y proporcionar una lectura saludable, benigna o maligna en minutos. Otra versión puede manejar hasta diez muestras a la vez.
Si bien la mayoría de las personas probablemente preferirían que sus dolencias se olieran a través de una nariz amigable (muy húmeda) en lugar de una máquina fría, según Bruce Kimball, químico del Monell Chemical Senses Center en Filadelfia, eso no está en las cartas. “La gran cantidad de perros y adiestradores que deben desplegarse” en varios hospitales, laboratorios e instalaciones médicas en todo el país “no es práctico”, dice.
Se construyó un prototipo de nariz electrónica que detecta el cáncer el 90-95% de las veces. Por impresionante que parezca, los investigadores dicen que aún queda trabajo por hacer. Por el momento tienen una buena idea de qué compuestos o químicos están creando el olor, pero el equipo quiere más detalles. Uno de los objetivos es poder distinguir entre el cáncer en etapa temprana y en etapa tardía. «Sería genial identificar a las personas en una etapa temprana y tener un impacto real para salvar vidas», dice Otto. «Los perros pudieron detectarlo». Con esta capacidad, se puede enviar un análisis de sangre a un laboratorio central, o idealmente realizarlo en el consultorio de un médico, e incorporarlo como parte del chequeo anual, haciendo que algunos cánceres ocultos sean cosa del pasado.
Si todo sale bien, como esperan DeAngelo y Otto, y Otto confía en que un dispositivo funcional está «en el horizonte», será una de las mayores victorias de todos los tiempos en la guerra contra el cáncer. Por supuesto, ni Osa ni ninguno de sus amigos peludos saben realmente qué es.
«Para ellos es solo un juego», dice DeAngelo. «Dare sabe, he sido entrenado y cuando encuentro este olor y lo señalo, soy recompensado».
Osa prefiere que esta recompensa sea un trozo de queso. Es un pequeño precio a pagar. Después de todo, la nariz de Osa revoluciona potencialmente cómo y cuándo detectamos innumerables tipos de cáncer y salvamos miles de vidas en el camino.
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