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嗅觉诊断：犬类癌症早期筛查的新进展
在癌症诊疗中，早期发现是提升治疗效果的关键因素。然而，在兽医领域，血管肉瘤作为一种侵袭性强的恶性肿瘤，往往在症状显现时已发展至晚期，导致治疗干预困难。目前临床缺乏可靠的早期诊断手段，这在一定程度上限制了治疗效果，也增加了宠物家庭面对疾病时的难度。
针对这一问题，宾夕法尼亚大学（2026USNews美国大学排名：7）兽医学院Cynthia M. Otto教授团队开展了相关研究，利用生物检测犬识别血管肉瘤的气味特征，为早期诊断提供了新思路。
气味来源于空气中漂浮的“挥发性有机化合物”。机体代谢过程的变化会在患病时产生特定的VOCs，这些物质构成了身体的“疾病气味”。犬类拥有约3亿个嗅觉受体，其大脑处理气味的区域比人类大40倍，这种生理结构使其能够检测到极低浓度的VOCs变化。Otto教授团队的研究利用了这一特性，通过让犬类嗅闻血清样本，识别血管肉瘤特有的气味标记。
这项概念验证研究为早期癌症检测提供了新方向。若能将犬类嗅觉诊断能力转化为非侵入性的年度筛查工具，将有助于改变血管肉瘤的早期诊断现状。这意味着在宠物尚未出现明显症状前，通过嗅闻测试可能发现潜在的健康威胁，从而争取治疗时间，实现早期干预，改善患病动物的生存预期。
嗅觉诊断的延伸与技术转化
生物检测犬的应用范围正在扩展。布里斯托尔大学的研究显示，经过训练的犬类能识别帕金森病患者皮肤分泌物中的气味特征。开放大学与Medical Detection Dogs的合作项目也在探索通过分析尿液样本气味特征来检测结直肠癌。
为了将嗅觉能力转化为可大规模应用、标准化操作的检测工具，研究人员正引入人工智能和先进分析技术。
以色列SpotitEarly公司构建了一个“生物混合平台”，将拉布拉多犬与人工智能技术结合。犬类通过嗅闻呼吸样本识别乳腺癌、肺癌、前列腺癌和结直肠癌的VOCs图谱，人工智能负责分析嗅觉反馈，提高诊断的一致性，并将信息标准化。这种非侵入性的多癌种筛查方法，准确率能达到93.9%。AI系统结合患者数据进行分析，有助于提升诊断精确度。
在硬件与生化分析方面，GC-IMS（气相色谱-离子迁移谱）等技术正在用于识别体液样本中的VOCs生物标记。在膀胱癌早期检测中，科学家利用GC-IMS技术在尿液中识别出了高诊断准确率的VOCs组合，如2-Undecenal和1-octanal，这些化合物与肿瘤代谢过程相关。这些技术能分离、鉴定和量化挥发性物质，绘制“气味指纹”。“电子鼻”技术则通过模拟嗅觉系统，利用传感器识别VOCs混合物模式，具有便携、快速的特点，适合大规模筛查。
液体活检技术与机器学习的结合也在推进早期诊断的精准度。液体活检通过抽取血液检测癌症DNA。韩国研究团队发现，患有血管肉瘤的犬类，其血液中循环肿瘤DNA的碎片大小与健康犬类存在差异，并伴有独特的基因拷贝数变异。将cfDNA数据与机器学习算法结合，早期癌症分类准确率可达0.93。机器学习模型能从海量数据中识别模式，为早期诊断提供计算支持，且具有最小侵入性。
从犬类嗅觉到人工智能分析，再到分子生物学技术，多技术融合正在为早期疾病诊断提供新的解决方案。
科技前沿：美国兽医肿瘤诊断市场的动态
美国兽医肿瘤诊断市场正在经历变革，其中包含发展机遇与实施挑战。市场发展的驱动因素主要包括宠物癌症发病率的上升、研发投入的增加以及宠物主人对动物安全关注度的提升。据统计，约四分之一的犬类和五分之一的猫类在一生中会罹患癌症，10岁以上的犬类患病比例更高。美国犬业俱乐部健康基金会在2024年投入360万美元用于癌症研究，莫里斯动物基金会也在资助相关项目，资金支持促进了诊断方法的开发。
在该市场中，多种技术正在迭代更新。
液体活检技术允许通过分析血液中游离DNA片段进行无创检测。PetDx推出的OncoK9即是该技术的代表产品。
下一代测序（NGS）技术让诊断更加精准。VolitionRx和Sentinext等公司利用NGS技术分析宠物基因组，识别特定癌症突变，为制定治疗方案提供参考。
AI驱动的诊断工具，如SignalPET和ImpriMed平台，将人工智能应用于影像学和病理学数据分析，辅助兽医诊断，提高效率和准确性。
伴随诊断（CDx）方面，Guardant Health和FidoCure等公司正在开发与特定治疗方案相关的诊断测试，帮助预测治疗有效性。
在提高早期检测可及性方面，Longevity Veterinary Center推出了宠物癌症风险评估测试，通过血液测试预测6到12个月内患癌风险。Affordable Pet Labs与Oncotect合作推出了家用尿液测试，方便宠物主人进行定期监测。
尽管市场前景广阔，但仍面临挑战。
首先，标准化协议的缺乏是问题之一。建立统一的采样、分析和结果判读标准，是确保诊断准确性和可比性的前提。
其次，传感器性能的可变性影响诊断结果的可靠性。对于基于传感器技术的诊断工具，提升灵敏度、稳定性和特异性是技术改进的重点。
最后，在多样化群体中进行充分验证十分必要。液体活检、NGS和AI诊断等技术需在大量具有不同基因背景和生活环境的宠物群体中进行临床验证，以确保工具的普适性。
展望未来：多学科协作与医学发展
多学科技术的协同应用正在为早期癌症检测构建新的图景。生物检测犬利用嗅觉捕捉疾病“气味信号”，人工智能将判断转化为标准化数据并结合医学信息分析，GC-IMS等技术深入剖析VOCs揭示分子秘密，基于cfDNA的分子诊断提供基因层面的证据。这些技术形成的网络有助于提升早期癌症的检出率。
这种进步有助于改善患病动物的生命预期与生活质量。更早的发现意味着兽医可以在疾病早期阶段采取干预措施，如手术或化疗，从而阻止癌细胞扩散，延长生存时间，并使患病动物在生存期内维持较好的生活质量。
宠物医学领域的突破对人类医学具有参考价值。犬类和人类的cfDNA模式存在相似性，提示癌症可能存在跨物种保守的分子机制。在犬类身上验证成功的cfDNA分析经验，有望应用于人类癌症的早期诊断研究。这体现了“同一健康”理念，即人类、动物和环境的健康紧密相连。
加强兽医学、生物学、计算机科学和工程学等领域的多学科合作，有助于推动诊断工具的开发和临床转化。通过学科交叉研究，结合生物特性与智能分析技术，可以加速创新诊断方案的落地，旨在实现“同一健康”愿景，提升不同物种的医疗健康水平。
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