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Il cane nella diagnosi precoce del tumore al polmone

Diverse ricerche hanno evidenziato che le cellule tumorali possono produrre composti organici volatili (VOCs) che vengono rilasciati non solo nell’aria espirata, ma anche in altri fluidi organici, come il sangue e l’urina.

Questo studio ha valutato la capacità olfattiva di cani addestrati per rilevare i VOCs rilasciati dal carcinoma polmonare umano nelle urine. Sono stati reclutati 150 pazienti dell’Istituto Europeo di Oncologia (IEO), che sono stati suddivisi in tre gruppi: 57 pazienti affetti da carcinoma polmonare (gruppo 1); 38 pazienti con patologia polmonare di vario genere, ma non cancerosa (gruppo 2); 55 soggetti di controllo sani (gruppo 3). I risultati sono riferiti agli ultimi 45 giorni di addestramento, e hanno evidenziato che i cani hanno raggiunto un tasso di successo medio che ha superato l’80%, con una sensibilità di 0,72 e una specificità di 0,94 in due dei tre cani. La novità importante è che i cani possono discriminare le urine dei pazienti con cancro polmonare, non solo rispetto a soggetti sani, ma anche rispetto a pazienti con altre malattie polmonari. I risultati ottenuti finora sono incoraggianti e ci portano a perseverare con le sessioni di addestramento, al fine di migliorare il tasso di successo, raggiungendo valori il più vicino possibile al 100%. Se così fosse, crediamo che, in futuro, i cani potrebbero essere utilizzati per eseguire test diagnostici precoci, utili per migliorare le probabilità di sopravvivenza in casi di cancro del polmone umano.

Il cancro polmonare nell’uomo è la principale causa di decessi correlati al cancro nel mondo. Il tasso di sopravvivenza a 5 anni è del 54% per i casi diagnosticati quando la malattia è ancora localizzata, ma solo il 15% dei tumori polmonari sono identificati in questa fase iniziale, a causa delle limitate capacità dei metodi diagnostici esistenti. Pertanto, l’obiettivo principale della ricerca in questo campo è riuscire a rilevare precocemente il cancro del polmone, perché questo può consentire un miglioramento della prognosi e una sopravvivenza più lunga. Nel 1985, Gordon SM e coll. hanno dimostrato che le linee cellulari di carcinoma polmonare possono produrre composti organici volatili specifici (VOCs) che vengono rilasciati nell’aria espirata. Alcuni di questi VOCs sono suscettibili di avere odori distintivi che possono fornire informazioni per scopi diagnostici. In realtà, è noto che il cane domestico possiede un olfatto altamente sviluppato, che può essere considerato come un sistema di rilevamento veloce, mobile e relativamente accurato, disponibile per localizzare sostanze odorose. Ciò suggerisce che i cani possano fornire un contributo anche nel campo dell’oncologia, poiché si ritiene che, con la loro eccezionale acutezza olfattiva, siano in grado di rilevare i VOCs anche se presenti in quantità minute. Nel 2004, Willis CM pubblicò il primo documento che mostrava che i cani erano in grado di rilevare il cancro della vescica utilizzando il loro formidabile olfatto e, in seguito, sono stati condotti diversi studi che esaminavano la possibilità di analizzare i VOCs nell’aria espirata utilizzando l’olfatto del cane, ma questi, pur fornendo risultati promettenti, non erano ancora abbastanza precisi. Sfortunatamente, la raccolta, la manipolazione, la conservazione, la concentrazione e l’analisi dei campioni di aria espirata rappresentano problematiche tecnicamente impegnative. Una soluzione a questi problemi sarebbe l’uso di una fonte molto più conveniente di composti volatili, come i campioni di urina. Sulla base di questa considerazione, Matsumura e coll. sono stati in grado di identificare le forme chimiche volatili nelle urine di modelli murini di cancro del polmone, utilizzando rigorose tecniche sperimentali, comportamentali e analitiche, stabilendo la fattibilità dell’uso di sostanze volatili urinarie per rilevare il cancro ai polmoni.

Il nostro studio aveva lo scopo di addestrare i cani per la rilevazione, nelle urine dei pazienti, dei VOCs correlati al cancro del polmone umano, al fine di poter eseguire una diagnosi precoce e per migliorare la prognosi, contribuendo a ridurre la mortalità.
Materiali e metodi: i pazienti umani sono stati reclutati su base volontaria dall’Istituto Europeo di Oncologia (IEO). I pazienti ammissibili erano uomini e donne di età compresa tra 50 e 80 anni, sani o con una recente diagnosi convenzionale di cancro ai polmoni o altri tipi di malattie polmonari. In caso di carcinoma polmonare, i pazienti sono stati riferiti immediatamente dopo la diagnosi definitiva, per evitare una potenziale alterazione, indotta dalla chemioterapia, nel profilo dei VOCs urinari. Nessuno dei pazienti ha avuto una precedente storia di cancro entro i cinque anni precedenti.
I soggetti sani, della stessa fascia di età, sono stati selezionati come gruppo di controllo. Nessuno di loro aveva una storia di malattia polmonare clinicamente significativa. Al fine di confermare l’assenza di patologie oncologiche, tutti questi soggetti dovevano avere avuto un recente (entro i precedenti 6 mesi) referto negativo, ottenuto mediante radiografia toracica o TAC.
Farmaci, ciclo mestruale, etnia, dieta, consumo di alcol, abitudine al fumo ed esposizione a sostanze chimiche non sono stati considerati criteri di esclusione. Tuttavia, tutti questi fattori sono stati registrati al fine di analizzare la loro possibile influenza sulla capacità di segnalazione da parte del cane. A tutti i volontari sono state fornite informazioni appropriate riguardanti lo studio e tutti hanno rilasciato un consenso informato scritto.
I soggetti sono stati suddivisi in tre gruppi:
gruppo 1:
pazienti con carcinoma polmonare (n. 57)
gruppo 2:
pazienti affetti da malattia polmonare, diversa dal cancro (n. 38)
gruppo 3:
soggetti sani di controllo (n. 55).

Campionamento di urina: ogni volontario ha donato un campione di almeno 20 ml di urina, raccolto in un contenitore sterile. I campioni di urina sono stati refrigerati entro 45 min e congelati 2-32 ore più tardi, in aliquote di 1 ml, in tubi ermeticamente sigillati. Come riportato da McCulloch e coll., questi campioni possono essere conservati a -40°C fino a cinque mesi. Per l’utilizzo con i cani, i campioni sono stati scongelati e immediatamente utilizzati, allo stato liquido.
Addestramento cani: abbiamo impiegato tre cani appartenenti a privati: due femmine di Pastore Belga Malinois, Bloom e Dixie, di 3 e 5 anni rispettivamente, e un cane meticcio, femmina, di 3 anni, Helix. I cani sono stati addestrati con l’utilizzo del clicker (condizionamento operante) con rinforzo positivo in cibo. Durante l’addestramento i cani hanno lavorato con campioni di pazienti di tutti e tre i gruppi. Le sessioni di addestramento si sono tenute due volte a settimana, in una struttura dedicata del Dipartimento di Medicina Veterinaria dell’Università di Milano, dove nessun altro animale aveva accesso, al fine di evitare contaminazioni con odori estranei. La stanza era ben ventilata e condizionata, per mantenere condizioni ottimali di temperatura e umidità, evitando così interferenze climatiche.

Le sei postazioni di campionamento, progettate e costruite in acciaio inossidabile, sono state posizionate in una singola linea retta come nella figura. L’addestramento prevedeva l’esecuzione di due sessioni di lavoro, ognuna costituita da sei passaggi. Ad ogni passaggio venivano sempre utilizzati un campione del gruppo 1 e almeno 1 campione del gruppo 2, mentre gli altri 4 campioni appartenevano a soggetti sani, possibilmente variando l’identità dei donatori. Le posizioni dei campioni venivano modificate casualmente durante le prove successive, pertanto le scelte del cane non potevano essere influenzate dalla memoria. Inoltre, poiché ogni cane effettuava due sessioni al giorno, alla fine di ogni sessione venivano cambiati i campioni e tutte le postazioni erano perfettamente pulite con una macchina a vapore. Ai cani è stato chiesto di indicare le risposte corrette mettendosi seduti direttamente davanti alla stazione contenente il campione positivo.
Tutte le sessioni sono state videoregistrate, per poter effettuare un’accurata analisi delle risposte e del comportamento dei cani. Sono stati rispettati elevati standard etici sia nella progettazione che nella conduzione dello studio, per garantire il benessere psicofisico del cane.

Conclusioni: Il cancro polmonare continua a rappresentare un pesante onere per i sistemi sanitari in tutto il mondo. Questo studio ha evidenziato che il tumore al polmone conferisce un odore caratteristico all’urina, dovuto alla presenza dei VOCs, che può essere rilevato dai cani. Questo risultato preliminare evidenzia che la capacità olfattiva canina può essere considerata un metodo diagnostico valido per la rilevazione precoce di tumore polmonare negli esseri umani, con il vantaggio di essere un metodo veloce, non invasivo, indolore e poco costoso. Inoltre, per quanto ci è dato sapere, questo è il primo studio che evidenzia che i cani possono discriminare l’urina di pazienti affetti da carcinoma polmonare non solo rispetto a soggetti sani, ma anche rispetto a pazienti con altri tipi di malattie polmonari.

 

Tratto da:
Albertini M., Mazzola S., Sincovich M., Pirrone F. Canine Scent Detection of Lung Cancer: Preliminary Results. Journal of Veterinary Science & Research, 2016, 1(4):000119.

 

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