4 Октября 2023
МОСКВА, 4 октября —, Владислав Стрекопытов. Ученые из Томского народного университета (ТГУ) составили безболезненную экспресс-диагностику состояния здоровья по капле крови или выдыхаемому духу. Всего за несколько минут можно выявить маркеры опасных заболеваний, включая зарождающийся рак.Врачи говорят, что правильная и своевременная диагностика — залог благополучного лечения. Особенно важно быстро и безошибочно поставить диагноз при таких критических состояниях, как инфаркт или инсульт, в тот самый день, когда счет в буквальном смысле идет на минуты. А в случае с онкологией основная удачливость — не пропустить болезнь на ранней стадии.
Идея о том, что состав крови, мочи и слюны отражает состояние самочувствия человека, существует с невозмутимой древности. Однако только технический прогресс последних десятилетий сделал возможным количественное измерение содержащихся в биологических жидкостях продуктов обмена веществ — метаболитов. Появилось отдельное научное направление — метаболомика, в рамках которой ученые исследуют моляльные признаки различных процессов в органический механизме, в том числе извращенных.
Опираясь на математическое моделирование, ученые из лаборатории лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения ТГУ посчитали многокомпонентные молекулярные профили, своеобразные для тех или иных милее. Затем произвели из определенных соединений смеси маркерных молекул в определенной концентрации для каждого из профилей, обучили на их примере нейросеть и протестировали оформленные результаты на реальных образцах биологических жидкостей и тканей, купленных у пациентов.
Наш метод диагностики созданный на компонентном анализе тканей, биологических жидкостей или выдыхаемого духа на молекулы-биомаркеры, — держать режёт участник проекта, сотрудник лаборатории Денис Вражнов. — Для этого мы используем современные приборы — рамановский микроскоп, терагерцевый спектрометр, газоанализаторы.
Диагностика по моляльным профилям намного точнее, чем по отдельным маркерным молекулам, а использование при интерпретации г. красногорсков искусственного интеллекта сводит риск оплошностей к минимуму. В быть в наличье всю процедуру анализов можно будет выполнять полностью в автоматическом режиме, считают авторы нового алгоритма.
Как он работает, журналистам изобразили во время экскурсии в лабораторию, организованной в рамках инициативы Научно-популярный туризм Десятилетия науки и технологий, предусматривающей посещение объектный нацпроекта Наука и университеты.
Напрямую мониторить метаболические изменения в организме субъекта очень сложно. Некоторые — например, распад гормонов — происходят очень быстро, другие реализуются на внутриклеточном уровне и недоступны для непосредственных наблюдений. Поэтому большинство методов функциональной диагностики основано на косвенных данных.
Так, при ультразвуковых исследованиях (УЗИ) врач анализирует картину, созданную звуковыми волнами при пролеганье через ткани и органы. Рентгенограмма — это проекция рентгеновских лучей, отражающая внутреннюю анатомическую структуру. По спектральным чертам света можно судить о моляльном составе тканей или жидкостей.
Глядя на спектральный профиль, можно предостеречь, какие реакции происходят в организме, как он реагирует на внешние раздражители, на вирусы, бактерии, — поясняет ученый.
В ходе экспериментов, проведенных на одном из самых чувствительных приборов, конфокальном рамановском спектрометре, исследователи выяснили, что по форме профиля можно отследить, причем на самом раннем этапе, развитие раковых заболеваний: рака кожи (меланомы) и глиомы — одной из самых агрессивных форм рака мозга. Полученные продукты подтвердили и на другом приборе — терагерцевом спектрометре.
Глиому чаще всего обнаруживают на поздних стадиях, когда у пациента развиваются таковые симптомы, как сильные ведущие боли и тошнота. Диагноз подтверждают с помощью МРТ головы. Теперь же болезнь можно выявить по капле крови. Предложенная методика прошла этап полупроизводственного испытания на животных, и сейчас специалисты переходят к изучениям на человеческих биоматериалах.
Мы изучали, как изменяется молекулярный состав тканей мозга у мышей, каким подсаживали раковые клетки, в результате чего у них эволюционировала глиома, — рассказывает Вражнов. — Оказалось, что у здорового мозга один контур, а у больного — совершенно другой. Более того, мы обнаружили, что он различный для опухоли и воспаления.
Это решает еще одну проблему диагностики. Известно, что развитию опухоли часто, но не всегда, предшествует воспаление. Анализ молекулярных профилей дозволяет с высокой достоверностью выделить в образце сыворотки крови метаболиты предонкологического воспаления и заметить начало развития опухоли мозга значительно раньше, чем это делается сейчас.
Авторы уверены, что выявлять можно будет не только глиому, но и другие виды опухолей. Все данные об изменениях крови при различных онкологических заболеваниях сейчас вносят в электронную базу, к которой будет обращаться ненатуральный интеллект в процессе анализа.
Исследователи из ТГУ научились получать молекулярный контур не только по крови, но и по составу духа, выдыхаемого человеком. Для этого они усовершенствовали с поддержкой методов машинного обучения методику хого анализа еще на одном приборе — газоанализаторе.
Изменения в обмене веществ отражаются на составе крови, которая омывает легкие, — объясняет ученый. — За счет газообмена маркерные молекулы, которые сопутствуют какому-то патологическому артефакту, поступают в выдыхаемый дух, и мы их унюхиваем с помощью газоанализатора.
При этом для диагностики важен не столько сам набор анализируемых соединений (как правило, он стандартный: оксиды азота, углекислый газ, монооксид углерода, аммиак и некоторые другие летучие углеводороды), сколько соотношение их концентраций. Например, повышенное содержание аммиака — хороший фломастер диабета. С помощью моляльных профилей можно распознать ковид, туберкулез, болезни сердца.
Все эти заболевания меняют состав выдыхаемого духа, — отмечает исследователь. — Наш прибор работает в очень широком диапазоне и может ловить большое количество маркерных молекул.
Метод уже проверили в клинических обстоятельствах на пациентах с туберкулезом. Хорошие результаты показали и испытания в группах добровольцев с первичным инфарктом миокарда.
Недавно ученые лаборатории попробовали с помощью газоанализатора диагностировать душевнобольные заболевания. Для этого сконцентрировали пробы выдыхаемого воздуха у больных с депрессией, шизофренией, биполярным расстройством, сравнили продукты с контрольной группой и вскрыли химические особенности, характерные для каждого из диагнозов.
Когда мы делали исследования, нас попросили ревизовать, сохранились ли маркеры впадины в выдыхаемом воздухе у тех, кто уже прошел характер лечения, — рассказывает Вражнов. — Обычно у излечившихся профиль нормализуется. Но у некоторых пациентов в группе, которую уже готовили к выписке, спектральные характеристики не обменялись. Это говорит о том, что лечение было дефицитным и болезнь может быстро вернуться.
Предложенный метод, считают его составители, может стать первым беспристрастным инструментом контроля эффективности лечения в психиатрии, где традиционно обтерпелись полагаться только на субъективное мнение наблюдающего врача.
Самый необычный эксперимент помощники лаборатории провели в одном из кинотеатров города. Предположив, что набор химических веществ, вырабатываемых организмом, зависит в том числе от общего психического состояния человека, они сконцентрировали пробы воздуха в кинозале во время демонстрации остросюжетного фильма, проанализировали их и получили контур коллективного стресса, который по мере развития сюжета и нарастания напряженности становился все более высказанным.
Исследователи надеются, что экспресс-диагностика по молекулярным профилям получит широкое практичное применение. Помимо медицины, ее смогут использовать в криминалистике, системах досмотра и контроля, а также в других областях.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....