암을 냄새로 맡는 개와 자동냄새 감지 시스템

개는 매우 민감한 후각을 가지고 있다. 이것은 개가 암을 포함한 특정 질병의 냄새를 맡을 수 있는 가능성을 제공하기에 의료계에서 활용할 수 있는 방안이 현재 연구되고 있다. 

인간은 개가 폭발물과 마약 냄새를 맡을 수 있도록 훈련함으로써 개의 놀라운 후각을 사용했다. 그들의 강력한 코는 또한 사람의 신체 또는 체액에서 바이러스, 박테리아 및 암 징후를 감지 할 수 있는 능력이 있다.

개가 암 냄새를 맡을 수 있나
개는 사람의 피부, 소변 및 땀에서 암 냄새 신호를 감지 할 수 있다. 연구에 따르면 개는 인간의 여러 유형의 암을 발견 할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 다른 많은 질병과 마찬가지로 암은 사람의 신체와 신체 분비물에 특정 흔적 또는 냄새 신호를 남긴다. 암세포 또는 암의 영향을 받은 건강한 세포는 이러한 냄새 신호를 생성하고 방출한다.

암의 유형에 따라 개는 사람의 다음과 같은 신호를 감지 할 수 있다.

▲ 피부
▲ 숨
▲ 오줌
▲ 대변
▲ 땀

개는 이러한 냄새 신호를 감지하고 훈련을 통해 사람들에게 알릴 수 있다. 특정 질병을 탐지하기 위해 훈련을 받은 개를 의료 탐지견이라고 부른다. 그들은 1조분의 1정도로 매우 낮은 농도의 일부 물질을 감지하여 코가 사람의 호흡, 소변 및 혈액에서 암 표지자를 감지할 수 있을 만큼 민감하게 만든다.

개는 어떤 종류의 암 냄새를 맡을 수 있나
연구에 따르면 개는 여러 종류의 암을 발견할 수 있다. 예를 들어, BMJ 사례 보고서에서는 75세 남자의 개가 귀 뒤에 있는 병변을 지속적으로 핥은 후 의사를 방문하여 암을 발견하는 사례가 있었다. 

의사는 진단 테스트를 수행하고 악성 흑색종을 확인했다. 이 사람의 개가 암을 구체적으로 발견하도록 훈련되지는 않았지만 대부분의 연구는 개에게 특정 암을 발견하도록 가르치는 것과 관련이 있다.

훈련된 개는 초기 단계의 암에서도 높은 수준의 정확도로 사람의 호흡과 묽은 대변에서 대장암을 감지 할 수 있었다. 장 염증 또는 비 암성 대장질환의 존재는 이러한 암을 발견하는 개의 능력에 영향을 미치지 않았다.

개는 또한 사람의 호흡에서 폐암을 발견 할 수 있다. 한 연구에서 훈련된 개가 폐암이 있는 사람과 없는 사람의 호흡을 구분하는데 매우 높은 정확도를 가짐을 발견했다.

그들은 또한 난소암 혈액 샘플과 전립선암에서 사람의 소변 냄새를 맡을 수 있는 것으로 밝혀지기도 했다. 한 연구에서는 유방암을 발견하도록 훈련된 개가 흑색종과 폐암을 발견할 수 있다는 사실을 발견했다. 즉, 여러 유형의 암에 공통적인 냄새 신호가 있을 수 있다는 것이다.

개는 암 연구 및 진단에 사용되나 
개 암 진단은 위험이 낮고 비침습적이다. 개가 암을 발견할 수 있다는 사실은 인간에게 상당한 이점이 있다. 개를 사용하여 암을 발견하고 진단하는 것은 위험이 낮은 비침습적 방법이기 때문이다.

의료용 탐지견은 부작용이 거의 없으며 이동성이 있고 작업을 빠르게 시작할 수 있다. 또한 환자 치료 환경이나 실험실에서 암이 의심되는 사람들의 조직 샘플에서 암을 식별하는 데 사용할 수 있는 잠재력이 있다.

개의 능력은 또한 전자코와 같은 암의 냄새 신호를 안정적으로 감지 할 수 있는 기계를 개발하는데 도움이 될 수 있다. 

자동냄새 감지시스템 개발 
최근 MIT와 다른 기관의 연구팀은 개의 코보다 훨씬 더 민감하게 공기 샘플의 화학적 및 미생물 함량을 감지 할 수 있는 시스템을 고안했다. 그들은 이것을 질병을 가진 샘플의 독특한 특성을 식별 할 수 있는 기계 학습 프로세스와 결합했다.

연구원들은 언젠가 휴대폰에 통합될 수 있을 정도로 작은 자동냄새 감지시스템으로 이어질 수 있다고 말했다. 이 연구는 영국의 클레어 게스트 의료 탐지견(Claire Guest of Medical Detection Dogs) 센터, MIT의 연구 과학자 안드레아스 메르신(Andrias Mershin), 존스 홉킨스 대학, 전립선암 재단, 그리고 몇몇 다른 대학과 공동으로 2월 17일 미국 공공과학 온라인 학술지(생명학, 의학, 유전학 등) 플로스 원(PLOS ONE)에 게재됐다.

연구팀은 “개는 지금까지 15년 정도 우리가 시도한 모든 것에 대해 가장 빠르고 정확한 질병 탐지기인 것으로 나타났다. 그리고 통제된 테스트에서의 성능은 어떤 경우에는 현재 최고의 실험실 테스트의 성능을 능가했다. 지금까지 개에 의해 다른 어떤 기술보다 더 일찍 다양한 유형의 암이 발견되었다"고 설명했다.  

더욱이 개는 지금까지 인간 연구자들을 피했던 연결 고리를 포착했다. 한 가지 유형의 암 환자의 샘플에 반응하도록 훈련을 받았을 때 일부 개는 여러 가지 다른 유형의 암을 식별했다. 

연구팀은 지난 몇 년 동안 센서 역할을 하도록 안정화된 포유류 후각 수용체를 통합하는 소형 검출기 시스템을 개발하고 지속적으로 개선해 왔다. 데이터 스트림은 일반적인 스마트 폰의 기능으로 실시간으로 처리 할 수 ​​있다. 

연구팀은 카메라가 휴대전화에 어디에나 있는 것처럼 모든 휴대전화에 향기 감지기가 내장 될 날을 상상하고 있다. 머신 러닝을 통해 개발된 고급 알고리즘이 탑재된 이러한 감지기는 일반적인 스크리닝 방식보다 훨씬 빨리 질병의 조기 징후를 포착 할 수 있으며 심지어 연기 나 가스 누출에 대해서도 경고할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 

최근 테스트에서 팀은 확인된 전립선암 사례와 질병이 없는 것으로 알려진 대조군의 소변 샘플 50개를 의료용 탐지견 개와 소형 감지 시스템을 사용하여 테스트했다. 그런 다음 기계 학습 프로그램을 적용하여 센서 기반 시스템이 질병을 식별하는데 도움이 될 수 있는 샘플 간의 유사점과 차이점을 찾아냈다. 동일한 샘플을 테스트할 때 인공 시스템은 개의 성공률과 일치했으며 두 방법 모두 성공률 70% 이상을 기록했다.

연구진은 이러한 성과가 임상적 사용에 적합한 수준으로 되기 위한 추가 연구가 필요하다고 밝혔다.