Данная информация предназначена для специалистов в области здравоохранения и фармацевтики. Пациенты не должны использовать эту информацию в качестве медицинских советов или рекомендаций.
Новая технология клеточной диагностики ускорит процесс выявления болезней
Новую технологию клеточной томографии предложил коллектив исследователей из НИТУ МИСИС, МГУ имени М. В. Ломоносова и ВНИИОФИ. Она позволит преодолеть ограниченность методов фазовой и абсорбционной микроскопии, которые анализируют лишь единичную клетку правильной формы.
В будущем с помощью локального томографа планируется изучение субклеточных
структур и цитоплазмы при функционировании нейрона, что приблизит ученых к
пониманию того, как работает человеческий мозг. Томограф собран полностью из
российских комплектующих, уже получены первые снимки нейронов.
Наблюдение за изменениями в различных областях живой клетки в физиологических
и смоделированных условиях имеет ряд ограничений. Живая клетка прозрачна,
поэтому заметить динамические колебания мембраны и плотности белка в ней крайне
сложно. Для изучения клеток необходимо окрашивание или введение маркеров, но в
таком случае клетка будет менять своё состояние и результаты будут искажены.
Более того, активно развивающееся томографическое направление фазовой и
абсорбционной микроскопии (исследования структуры и химической природы живых
клеток с помощью высококонтрастных изображений) ограничиваются анализом
единичной клетки правильной формы. Зондирование и алгоритмы традиционной
компьютерной томографии также не позволяют улавливать более сложные формы.
Поэтому в настоящее время актуальной исследовательской и биомедицинской задачей
является создание новых подходов в лабораторной диагностике, позволяющих изучать
локальные динамические процессы в живых клетках различных форм.
Магистрантка Университета МИСИС Татьяна Маракуца совместно с учеными МГУ
имени М. В. Ломоносова и ВНИИОФИ разработала проект по созданию технологии
неинвазивного картирования цитоплазмы – локальную томографию. Она позволяет
рассматривать прозрачную клетку как фазовый объект, который можно измерять
интерференционными методами и получать количественную информацию об объемном
распределении показателя преломления клетки и её морфологии с помощью
регистрации величин оптической разности хода лучей.
Результатом проекта станет методология получения субклеточных изображений и
клеточной диагностики. Изображения с локального томографа можно использовать для
изучения нативных, то есть не повреждённых при исследовании, клеток. В будущем
такие методы могут быть задействованы в биотехнологии и биомедицине для
последующей стимуляции нейронов, а, следовательно, восстановления нейронных
связей, а также для культивирования и контроля состояния нативных клеток, что
существенно упростит и ускорит процесс выявление болезней на ранних стадиях.
«Данный проект неплохо коррелируется с передовыми тенденциями
научно-технического мира, а именно с процессом воссоздания нейросети на базе
нейронов человеческого организма, ведь потенциально он может предоставить ценные
сведения о структуре нейрона и не только. Стоит также отметить, что проект
всецело базируется на российских комплектующих, причем качество создаваемых
снимков не уступает зарубежным аналогам. Более того он может послужить толчком
для развития производства сопутствующих компонентов в стране», — рассказала
Татьяна Маракуца.
Команда ученых уже собрала прототип томографа, на котором сделаны первые
снимки нейронов. Как отмечают исследователи, внутриклеточные процессы нейрона
удалось оценить с достаточно высокой скоростью – за 1 минуту получается около
100 проекций клетки.
В 2023 году в ходе реализации проекта ученые разработают программу оценки
изображений клеток (нейронов) и методологию получения субклеточных изображений.
Исследователи намерены доказать возможность оценки субклеточных структур и
цитоплазмы при функционировании нейрона – это позволит приблизиться к пониманию
того, как работает человеческий мозг и нейронные связи в частности.