Cancro al polmone, potrebbe rilevarlo un cane in base all'odore

Il cane è il miglior amico dell'uomo, e non solo per l'amore incondizionato di cui è capace. Basti pensare all'aiuto insostituibile che i cani danno agli esseri umani con la pet therapy o, grazie al loro finissimo olfatto, nella ricerca di persone scomparse o nel salvataggio di chi è rimasto sepolto sotto la neve o le macerie, in caso di valanga o terremoto.

Il cane è il miglior amico dell’uomo, e non solo per l’amore incondizionato di cui è capace. Basti pensare all’aiuto insostituibile che i cani danno agli esseri umani con la pet therapy o, grazie al loro finissimo olfatto, nella ricerca di persone scomparse o nel salvataggio di chi è rimasto sepolto sotto la neve o le macerie, in caso di valanga o terremoto.

Proprio il fiuto ultrasensibile potrebbe essere alla base di un loro impiego tanto nuovo, quanto importante: i cani, infatti, potrebbero essere utili per rilevare con grande accuratezza la presenza di un cancro al polmone, semplicemente sentendone l’odore.
A dimostrarlo sono i risultati di uno studio spagnolo presentato di recente a Toronto alla XIX World Conference on Lung Cancer, nel quale si è visto che è possibile utilizzare un cane addestrato per identificare la presenza di noduli polmonari maligni con una specificità del 99% e una sensibilità del 97%.

Questa ricerca, supportata da dati precedenti, "evidenzia un'opportunità per migliorare la rilevazione precoce del cancro del polmone e dei noduli maligni abbinando cani addestrati con una tecnologia consolidata per diagnosi accurate" ha affermato la prima autrice dello studio, Angela Guirao, del servizio di chirurgia toracica della Hospital Clinic di Barcellona.

La Guirao ha spiegato che la malattia modifica il pattern dei composti organici volatili e questa caratteristica può essere utilizzata per diagnosticare qualsiasi malattia, compresi i tumori. Diagnosticare il cancro attraverso il respiro espirato non è un'idea nuova, in sé. "Tuttavia, le analisi dei pattern dei composti organici volatili richiedono una tecnologia costosa e sofisticata e la capacità di risoluzione di queste tecniche è limitata dal numero di biosensori" ha detto l’autrice. "L'olfatto canino ha una concentrazione di biosensori più elevata rispetto alla migliore tecnologia disponibile al momento" ha aggiunto.

In uno studio precedente, la Guirao e i suoi colleghi hanno dimostrato che un cane appositamente addestrato - un incrocio tra un labrador e un pitbull, di nome Blat - è stato in grado di rilevare un cancro ai polmoni in qualsiasi stadio. In quello studio, il cane è stato in grado di riconoscere la presenza o meno del cancro al polmone sulla base dei composti da lui fiutati nel gas esalato, con una specificità di 0,98 e una sensibilità di 0,95 in 390 campioni di gas esalato da 113 individui, di cui 85 con un cancro ai polmoni e 28 controlli.

"I risultati sorprendenti di questo studio ci hanno spinto a cercare una conferma della capacità di Blat di distinguere l'origine maligna di una lesione polmonare molto piccola (< 3 cm)" ha spiegato l’autrice. "L'idea principale è che i cani siano in grado di rilevare il cancro al polmone perché ha un odore specifico, che sembra essere lo stesso in ogni stadio, perché Blat è stato addestrato a rilevare questo odore specifico indipendentemente dallo stadio del tumore” ha proseguito l’oncologa.

Studio prospettico e controllato
Lo studio è stato progettato come uno studio prospettico controllato. I ricercatori hanno raccolto campioni di aria espirata da 30 pazienti con noduli polmonari singoli (di cui 25 con malattia in stadio IA) prima della chirurgia diagnostica e terapeutica e da 77 controlli, di cui 18 con malattia polmonare ostruttiva cronica e 61 soggetti sani.

Sono stati esclusi dallo studio pazienti che avevano altre neoplasie e coloro che avevano già fatto la chemioterapia. I partecipanti dovevano evitare di mangiare, bere o fumare 30 minuti prima di espirare in una provetta di cristallo riempita di lana idrofila e idrofobica e chiusa con un tappo di silicone. Ogni tubo è stato poi introdotto in una scatola di legno con un lato aperto per consentire al cane di annusare.

Blat è stato addestrato con un metodo di apprendimento basato sulla ricompensa progressiva. Il cane è stato messo a contatto con campioni con e senza i noduli polmonari secondo un rapporto pari a 1:4. Ogni volta che gli veniva presentato un campione da annusare, la posizione del campione derivante da un paziente con cancro al polmone veniva cambiata.

I risultati ottenuti da Blat sono stati poi confrontati con il referto finale del patologo.

Al cane sono stati presentati 90 campioni di respiro di pazienti con noduli polmonari singoli (tre per persona) e 382 campioni di controllo, 10 volte per ciascun campione di nodulo polmonare singolo con ogni volta diverse combinazioni dei campioni di gas esalato dai controlli, per un totale di 900 tentativi. Blat si è seduto accanto ai campioni corretti dei pazienti con tumore al polmone 879 volte.

Dei 30 pazienti con nodulo polmonare singolo, Blat è stato in grado di riconoscerne 27 come positivi per il cancro al polmone, come indicato dal referto del patologo. Le risposte del cane hanno mostrato un valore predittivo positivo di 0,97 e un valore predittivo negativo di 0,99.

“I cani addestrati possono identificare con precisione l'origine maligna del singolo nodulo polmonare, e quindi possono essere utili per la gestione della diagnosi", ha detto la Guirao in un'intervista. "Questi risultati dimostrano che il gas esalato dei pazienti con carcinoma polmonare ha un odore distinto (probabilmente in relazione alla presenza di uno specifico profilo di composti organici volatili). La sfida è ora quella di identificare tale profilo usando la tecnologia appropriata (e-nose) " ha aggiunto l’autrice.
Alla domanda se tale approccio possa influire sulla gestione del paziente, la Guirao ha risposto che i cani potrebbero essere molto utili nello sviluppo di programmi di screening per il cancro al polmone. "Crediamo fermamente che l'aiuto dei cani sia essenziale per il rilevamento di specifici composti organici volatili, che è la chiave per lo sviluppo di nuovi metodi di diagnosi del cancro al polmone non invasivi" ha affermato.

Diagnosticare il carcinoma polmonare in stadio iniziale rappresenta una sfida per l’oncologo, perché in oltre il 75% dei casi la malattia viene diagnosticata quando è già troppo progredita per poter essere guarita, ha spiegato la Guirao.
"È mandatorio sviluppare programmi di screening per il cancro al polmone e pensiamo che i composti organici volatili e la rilevazione del cancro del polmone nel respiro esalato possano essere usati in combinazione con le raccomandazioni di screening basato sulla Tac” ha detto l’oncologa.

L’addestramento di Blat
Blat è stato addestrato sulla base del rinforzo positivo attraverso un metodo basato sulla ricompensa, mirato all'associazione dei pattern di odore. Prima è stato esposto all'odore di interesse (cioè il gas esalato di un paziente con cancro ai polmoni), seguito da una ricompensa, il che gli ha permesso di associare l'odore con la ricompensa, memorizzarlo, imparare a riconoscerlo e poi sedersi dopo averlo riconosciuto. Questa fase di addestramento si è conclusa quando il cane si è seduto automaticamente di fronte a un campione di carcinoma polmonare noto. Nella seconda fase, l'addestratore di cani ha esposto il cane a cinque diversi dei quali proveniente da un paziente con un cancro ai polmoni.

Blat è stato quindi addestrato per indicare quali campioni provenissero da pazienti con cancro ai polmoni sedendosi accanto alle scatole che contenevano questi campioni. "Ci sono voluti 4-5 mesi per addestrarlo. Tranne quelli con il muso piano, quasi tutti i cani possono essere addestrati" ha detto la Guirao.

Il cane viene selezionato da un addestratore di cani specializzato che ricerca nell’animale caratteristiche fra cui la giocosità e golosità, e se il premio è un cibo che gli piace, il cane farà del suo meglio per ottenerlo.

Á. Guirao, et al. Trained dogs can identify malignant pulmonary nodules in exhaled gas. WCLC 2018; abstract MA03.11