Новосибирские ученые создали уникальный точный микроскоп и научили нейросети диагностировать туберкулёз и сколиоз
Вице-губернатор Ирина Мануйлова ознакомилась с проектами биофизических методов диагностики в рамках региональных проектов РНФ по созданию прототипа микроскопа, способного получать сигналы от биологических объектов, новыми методами диагностики диабета, рака печении, злокачественных узлов щитовидной железы и глиомы с помощью терагерцовой спектроскопии крови. Также ученые с помощью нейросетей, анализирующих рентгенограммы, диагностируют туберкулёз и сколиоз ранней стадии. Кроме того, был показан метод метаболомной диагностики при исследовании выдыхаемого человеком воздуха. Необычный уровень метаболитов в организме может означать наличие заболевания. Предлагаемая стратегия, разработанная старшим научным сотрудником ИАиЭ СО РАН Александром Аполонским даст шанс на предотвращения онкологии не только простаты, но и почек, и мочевого пузыря. Диагностика биожидкостей может стать универсальным методом, при котором каждому заболеванию будет отвечать свой набор метаболитов, отвечающих за больную и здоровую группу. Достигнута договорённость о проведении клинических испытаний нового метода диагностики на базе ведущих федеральных медицинских центров и научных организаций (Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна, ФГБУ «Новосибирский научно-исследовательский институт туберкулеза» Минздрава России, Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (ИХБФМ), Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины МОН РФ (ФИЦ ФТМ)).
Как отметила вице-губернатор Новосибирской области Ирина Мануйлова, в Новосибирской области свою профессиональную деятельность осуществляют более 4 тысяч молодых ученых, что составляет 2,8 процентов от общего числа молодых ученых в РФ. Правительство Новосибирской области оказывает существенную поддержку для молодых ученых, что является важнейшим направлением нацпроекта «Наука и университеты», инициированного Президентом РФ Владимиром Путиным. Концепцией развития инновационной деятельности в экономике и социальной сфере региона утверждены 18 направлений, среди которых приоритетными являются здоровьесберегающие технологии, фармакология и биотехнологии. Эти направления станут одним из драйверов в формируемой комплексной госпрограмме научно-технологического развития региона.
"В регионе есть богатая научная база для развития направлений биомедицины, отечественного медицинского приборостроения. На базе Академпарка создан биотехнологический кластер, инфраструктурный центр HealthNet, в наукограде Кольцово находится ядро биофармацевтического кластера региона, в который входят более 60 инновационных компаний и научно-исследовательских организаций, перспективной частью программы «Академгородок 2.0» является создание Биоцентра СО РАН, который объединит все научные институты региона, занимающиеся исследованиями биологической направленности», - отметила вице-губернатор Новосибирской области Ирина Мануйлова. - Сегодня все больший посыл приобретает важность деятельности фундаментальных институтов, но которая направлена на решение задач прикладного характера, в том числе в реальном секторе экономики и отраслевых задач. Также это проявляется в действии механизма проектов, поддержанных Российским научным фондом и разработок, коммерциализируемых и масштабируемых в рамках трансфера технологий", - подчеркнула вице-губернатор.
Новосибирские ученые показали уникальный для региона прототип многофотонного микроскопа и готовы проводить апробацию на биологических объектах. Установка дает наилучший контраст изображения и наименьшее воздействие на образец.
«Сейчас количество подобного рода установок в стране буквально можно пересчитать по пальцам. Создание относительно дешёвого и надежного источника, который мог бы заменить громоздкие и дорогостоящие твердотельные лазеры, позволит существенно ускорить распространение и развитие указанной методики и будет иметь важнейшее значение для развития современной диагностической базы в биомедицине. Задача Правительства Новосибирской области с помощью мер поддержки довести разработку до выхода в клиническую практику. В частности, в регионе работает СиббиоНОЦ, в состав которого входят биотехнологические компании, НИИ, вузы, деятельность молодежных лабораторий в области поддержана региональными грантами в рамках СиббиоНОЦ, члены центра получают поддержку от государства.Также мы развиваем формы поддержки в рамках софинансирования региональных конкурсов Российского научного фонда, на эти цели из бюджет региона будет направлено более 86 миллионов рублей, на трансфер и коммерциализацию технологий, благодаря решению Губернатора Новосибирской области, в этом году выделено 170 млн рублей», - прокомментировал министр науки и инновационной политики Новосибирской области Вадим Васильев.
Неинвазивные методы биомедицинской диагностики, основанные на визуализации тканей и клеток с помощью методов нелинейной микроскопии, сейчас стремительно развиваются в мире. Метод расширяет возможность воздействия на живые ткани, лежащие глубоко от поверхности. Одним из перспективных кандидатов на роль источников излучения являются волоконные лазеры.
«В нашей научной группе существует большой задел по разработке волоконных лазеров и источников лазерного излучения. Мы обнаружили, что существует определённая востребованность в импульсных источниках на длинах волн в районе 1,3 мкм и 1,7 мкм. На этих длинах волн поглощение воды минимально и, если освещать лазером, например, биологические живые ткани, то становится возможно получить сигнал с глубины до 2 мм, что является весьма значительной величиной. Однако, кроме самого лазера, нам также было необходимо собрать оптическую схему, сделать автоматизацию измерений и регистрацию сигнала от объекта. В результате был создан прототип микроскопа, который подходит для исследований с биологическими объектами, а в перспективе – с живыми образцами», − рассказывает ведущий научный сотрудник ИАиЭ СО РАН, к.ф.-м.н. Денис Харенко.
Лазерная сканирующая микроскопия позволяет исследовать биоматериал опухолей глубоких тканей и внутренних органов, кожных покровов, слизистых оболочек и при проведении эндоскопических исследований. Благодаря низкой мощности воздействующего излучения данный способ имеет низкую фототоксичность и оставляет исследуемые образцы неповреждёнными. В целом, установки такого уровня стоят порядка 100 миллионов рублей. По итогам работы по региональному гранту РНФ в ИАиЭ СО РАН создана база для дальнейшего развития экспериментальных исследований и плодотворного сотрудничества в смежных направлениях биологии, физики, химии. Исследование относится к направлению фотоника и входит в интересы технологического развития Новосибирской области.