Исследователи CSIR-NIIST разработали простой анализ крови для выявления рака и болезни Альцгеймера

В захватывающей новой разработке междисциплинарная группа исследователей из CSIR-Национального института междисциплинарных наук и технологий (NIIST), Тируванантапурам, заявила, что они очень близки к совершенствованию клинической проверки диагностической платформы, которая позволит раннее выявление многих видов рака и болезни Альцгеймера (AD) с помощью простого и доступного анализа крови.

Читайте также |Эксперты считают, что раннее выявление опухолей может помочь в лечении рака молочной железы

Инновационный проект

«Это «новаторский» проект, мы уже завершили первую фазу пилотных исследований для первичной клинической проверки разработанного нами диагностического метода на платформе высокочувствительного метода рамановской спектроскопии с усилением поверхности (SERS). Мы надеемся вскоре усовершенствовать это с помощью более крупных испытаний с участием нескольких клинических партнеров», — говорит д-р К. Анандхарамакришнан, директор CSIR-NIIST.

После исследований, продолжавшихся более восьми лет, команда NIIST разработала диагностическую платформу на основе SERS и функционализированные зонды на основе наночастиц, которые позволили обнаруживать различные степени рака шейки матки и три основных биомаркера рака молочной железы в образцах тканей. Эта технология уже запатентована.

(Для главных новостей о здоровье дня, подписаться к нашему информационному бюллетеню Health Matters)

«Мы хотели использовать наш обширный опыт использования спектроскопии комбинационного рассеяния в медицинской диагностике на шаг впереди и создать метод неинвазивного обнаружения рака на той же платформе. Объединив SERS с искусственным интеллектом (ИИ), мы разработали математические модели, которые могут анализировать биомолекулярные рамановские отпечатки пальцев, отраженные в образцах крови, и обнаруживать ранние метаболические изменения, указывающие на рак», — говорит доктор Анандхарамакришнан.

Использование рамановской спектроскопии

Спектроскопия комбинационного рассеяния света, изобретенная в 1928 году, представляет собой мощный аналитический метод, который может дать ценную информацию о молекулярном составе и структуре образца путем измерения рассеяния лазерного излучения.

За последние 10-15 лет SERS, усовершенствованная форма обычной рамановской спектроскопии, вызвала большой интерес как возможный инструмент, помогающий неинвазивному обнаружению рака, из-за его способности обнаруживать ранние метаболиты или биомаркеры рака в крови (также так называемая «жидкая биопсия»). Спектроскопия комбинационного рассеяния особенно подходит для анализа крови из-за ее высокой чувствительности к биомолекулам, быстрого анализа и результатов, отсутствия пробоподготовки и неразрушающего характера, согласно литературе.

Плазму, выделенную из образцов крови, помещают в рамановский спектрометр, и полученные таким образом различные спектры анализируют на метаболитный рамановский отпечаток. Это сопоставляется с алгоритмом, созданным ИИ, для точного диагноза злокачественного или доброкачественного.

Анализ на основе ИИ

NIIST сотрудничает со стартапом Olusium Technologies, который специализируется на технологиях на основе искусственного интеллекта, чтобы усовершенствовать алгоритм, проанализировав несколько тысяч показаний спектров. В качестве параллельного процесса анализ SERS-AI также сопоставляется с обычными цитопатологическими исследованиями/исследованиями изображений биологических образцов для обеспечения точности.

«Проверка может занять много времени, особенно если мы хотим довести уровень точности до 99%», — говорит д-р Анандхарамакришнан.

Нейродегенеративные расстройства

В прошлом году группа ученых обратила внимание на нейродегенеративные расстройства, в частности на болезнь Альцгеймера (БА), чтобы определить, возможно ли раннее выявление заболевания по образцам крови с использованием той же технологии.

Здесь исследователи ищут дисбаланс некоторых распространенных биомаркеров, характерных для AD, используя SERS и зонды наночастиц, чтобы классифицировать образцы крови как «здоровые», «с легкими когнитивными нарушениями (MCI)» и «слабоумие». Это будет проверено врачами по изображениям МРТ и отчетам об оценке когнитивных функций. Трехлетний проект финансируется ICMR.

Пилотное исследование было начато, и группа клиницистов, в том числе из Государственного медицинского колледжа в Тируванантапураме, принимает участие в проверке результатов, основанных на спектрах.

Обычные анализы крови

Изюминкой компьютеризированной диагностической платформы на основе SERS, разработанной командой NIIST, является то, что раннее выявление рака и болезни Альцгеймера может быть предложено в виде рутинных анализов крови на месте, в больницах и лабораториях с использованием портативного рамановского спектрометра. НИИСТ уже работает в режиме миссии над прототипом ручного рамановского спектрометра.

Нет необходимости в какой-либо пробоподготовке, а результаты доступны менее чем за полчаса. Алгоритм ИИ может быть инкапсулирован в аппаратный чип, который будет установлен на машине.

«Самым большим преимуществом действительно будет то, что тест является неинвазивным и доступным. Мы надеемся удержать стоимость ниже 200 фунтов стерлингов за тест», — говорит он.