Loading ...Представьте себе сценарий, в котором одна капля крови обеспечивает комплексную информацию о состоянии здоровья в течение нескольких минут. Благодаря последним научным достижениям это видение может стать реальностью.
Ученые из команды BIRD под руководством Михаэлы Цигман из Мюнхенского университета имени Людвига-Максимилиана (LMU) и Института квантовой оптики Макса Планка (MPQ) в сотрудничестве с Helmholtz Zentrum München разработали инструмент скрининга здоровья, который использует инфракрасный свет и машинное обучение для выявления нескольких заболеваний с помощью всего одного измерения. Работа опубликована в Cell Reports Medicine.
Инфракрасная спектроскопия, метод, который использует инфракрасный свет для анализа молекулярного состава веществ, была основополагающим инструментом в химии на протяжении десятилетий. Это как давать молекулам отпечатки пальцев, которые могут быть получены с помощью специализированной машины, называемой спектрометром.
При применении к сложным биожидкостям, таким как плазма крови, этот физико-химический метод может раскрыть подробную информацию о молекулярных сигналах, что делает его перспективным инструментом для медицинской диагностики. Несмотря на давнее использование в химии и промышленности, инфракрасная спектроскопия не была установлена и не интегрирована в канон медицинской диагностики.
Под руководством Михаэлы Зигман группа ученых из группы BIRD в LMU и MPQ инициировала попытку решения этой проблемы. Ранее разработав метод измерения человеческой плазмы, они сотрудничали с командой Аннет Петерс из Гельмгольца в Мюнхене, чтобы стать пионерами в области инфракрасной молекулярной дактилоскопии на естественно разнообразной популяции.
Это включало измерение крови у тысяч людей в исследовании KORA, комплексном исследовательском проекте в области здравоохранения, созданном в Аугсбурге, Германия. Случайно выбранные взрослые были выбраны в качестве репрезентативного сценария для естественно изменчивой популяции и были набраны для медицинских обследований и сдачи крови.
Широкие возможности применения
Какова ценность текущей работы? Существующее исследование KORA получило новую ценность, поскольку оно было проверено с новой точки зрения и послужило новой цели: более 5000 образцов плазмы крови были измерены с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR). Тарек Эйсса и Кристина Леонардо из команды BIRD в LMU проанализировали образцы крови из исследования KORA с помощью инфракрасного света, чтобы получить молекулярные отпечатки пальцев. Команда применила машинное обучение для анализа молекулярных отпечатков пальцев и сопоставила их с медицинскими данными.
Они обнаружили, что эти отпечатки пальцев содержат ценную информацию, которая позволяет проводить быстрый скрининг здоровья. Многозадачный компьютерный алгоритм, который теперь способен различать различные состояния здоровья, включая аномальные уровни липидов в крови, различные изменения артериального давления, выявлять диабет 2 типа, но также определять даже преддиабет, предшественник диабета, который часто остается незамеченным.
Интересно, что алгоритм также мог выделить людей, которые были здоровы и оставались здоровыми в течение исследуемых лет. Это было очень важно по двум причинам. Во-первых, большинство людей в любой случайной популяции испытывают аномальные изменения здоровья, и, учитывая, что мы все разные, а также то, что мы все меняемся со временем, найти полностью здоровых людей почти тривиально. Во-вторых, многие люди страдают от нескольких заболеваний в различных комбинациях. Традиционно врачам требовался новый тест для каждого заболевания.
Однако этот новый подход не просто определяет одно состояние за раз — он точно определяет ряд проблем со здоровьем. Эта система на основе машинного обучения не только определяет здоровых людей, но и выявляет сложные состояния, включающие несколько заболеваний одновременно. Более того, она может предсказать развитие метаболического синдрома за годы до появления симптомов, предоставляя окно для вмешательств.
Это исследование закладывает основу для того, чтобы инфракрасная молекулярная дактилоскопия стала рутинной частью медицинского скрининга, позволяя врачам более эффективно выявлять и лечить состояния, говорят исследователи. Это особенно важно для метаболических расстройств, таких как аномалии холестерина и диабет, где своевременные и эффективные вмешательства могут значительно улучшить результаты.
Однако потенциальные применения этой технологии простираются еще дальше. По мере того, как исследователи продолжают совершенствовать систему и расширять ее возможности, посредством разработки технологий и их внедрения в контекст клинических исследований, в диагностический репертуар будет добавлено еще больше состояний здоровья и их комбинаций, надеются исследователи.
Это может привести к персонализированному мониторингу состояния здоровья, когда люди регулярно проверяют свое состояние здоровья и выявляют потенциальные проблемы задолго до того, как они станут серьезными.
Исследователи полагают, что сочетание инфракрасной спектроскопии с машинным обучением должно трансформировать диагностику здоровья. С одной каплей крови и инфракрасным светом появится мощный новый инструмент для слежения за нашим здоровьем, более эффективно выявляя проблемы и потенциально улучшая здравоохранение во всем мире.
Новости партнеров:
Вам могло бы понравиться:
180
