Томские учёные ускорят диагностику инфекций в 100 раз

Научная группа, в которую вошли сотрудники Томского, Саратовского, Московского государственных университетов и Университета Олбани (США), в рамках мегагранта приступила к разработке трёх новых подходов к неинвазивной диагностике вирусных и бактериальных инфекций. Главными инструментами в новых технологиях выступят современные методы оптической спектроскопии и машинного обучения. Инновационные подходы позволят уменьшить время, необходимое на выявление патогенов, с нескольких дней до нескольких минут.

«Исследуемыми объектами в новых методах диагностики будут выступать выдыхаемый воздух, биологические жидкости, в частности, слюна, и биологические ткани (эпителиальный слой ротовой полости), – поясняет один из исполнителей проекта, руководитель лаборатории биофотоники ТГУ, исполнительный директор Института биомедицины ТГУ Юрий Кистенёв. – В каждом случае при внедрении в организм патогенов в клетках биотканей и газовых и жидких пробах биологического происхождения происходят изменения молекулярного состава. Наша задача – выявить эти молекулярные биомаркеры для разных вирусов и бактерий и с помощью методов искусственного интеллекта научить компьютерные модели «узнавать» возбудителя болезни «в лицо».


Как отмечают разработчики, слюна и слизистая поверхность ротовой полости в качестве объектов исследования выбраны не случайно. В большинстве случаев, например, при заражении гриппом, ротовирусами, Covid-19 и многими другими инфекциями, именно эпителий рта и носа подвергается воздействию в первую очередь. И увидеть их реакцию на возбудителя потенциально воможно уже на начальном этапе заболевания, когда антитела в крови пациента ещё отсутствуют.   
 
Смотрите также: В Томской области заработал сайт для пациентов с признаками COVID-19

В поиске биомаркеров, указывающих на наличие того или иного патогена, и разметке библиотеки для машинного обучения наряду с учёными будут участвовать врачи-клиницисты. После того как база паттернов будет собрана, компьютерную модель с помощью метода распознавания образов научат различать патологию и норму, а также верифицировать возбудителя при его наличии. В качестве тестовых моделей учёные будут использовать возбудителей сезонных ОРВИ, например, ротовирусы и вирус гриппа.
Новые диагностические подходы не требуют длительной пробоподготовки, благодаря этому на анализ будет уходить несколько минут, в то время как сейчас лабораторные исследования занимают несколько дней.

Журналист: Александр Стучебров
Фото: ТК «Томское время»