Ученые России, Индии и Тайваня разработали новые подходы для анализа биотканей у тяжелых больных

Специалисты ТГУ в кооперации с индийскими и тайваньскими коллегами разработали новые подходы для исследования биологический тканей пациентов с тяжелыми заболеваниями, такими, как сахарный диабет, онкопатологии и так далее. В качестве инструмента биофизики используют методы нелинейной оптической микроскопии, которая дает большой объем новых данных об изменениях, происходящих в тканях пациентов. Эти данные помогут создавать эффективные методы лечения и выявлять, например, причины плохого заживления ран.

ТГУ

# биоткани

Ученые России, Индии и Тайваня разработали новые подходы для анализа биотканей у тяжелых больных / ©Getty images / Автор: Sycophanta Duccius

Результаты исследований изложены в высокретийнговом журнале Journal of Applied Physics, издаваемом Американским институтом физики с 1931 года. Статья выбрана центральной темой номера и размещена на его обложке.

«В диагностике заболеваний, проводимой на основе анализа биотканей, важны два момента: информация о структуре и молекулярном составе, то есть составе и количестве белков и других веществ, – объясняет один из авторов статьи, заведующий лабораторией биофотоники ФФ ТГУ, исполнительный директор Института биомедицины ТГУ Юрий Кистенёв. – Традиционная микроскопия в большинстве случае дает информацию только о структуре тканей. Но появление мощных фемтосекундных лазеров привело к появлению методов нелинейной микроскопии, позволяющих исследовать тонкие эффекты в биологической материи».

С помощью этих методов можно увидеть распределение различных белков (эластина, коллагена и других), оценить метаболизм внутри клетки (например, энергетический обмен) и другие параметры. В статье авторы описывают широкие диагностические возможности, которые открывает использование отдельных методов нелинейной микроскопии и их комбинации.

В качестве одного из примеров ученые ТГУ приводят результаты исследований, связанных с ранозаживлением у пациентов с лимфедемой – тяжелой патологией, которая часто развивается после радикального лечения ряда онкологических заболеваний. В эксперименте, смоделированном на крысах, биофизики ТГУ выявили дезорганизацию распределения коллагена и другие нарушения молекулярного состава, которые могут быть причиной плохого заживления ран.

«Когда речь идет о здоровых тканях, проблем с заживлением ран нет. Но при наличии тяжелых патологий, например, сахарного диабета, процесс регенерации имеет свои особенности и нередко затягивается, протекает с осложнениями, – говорит Юрий Кистенёв. – Чтобы понимать, как эффективно решать подобные проблемы, нужно знать, какие отклонения от нормы развиваются в тканях таких пациентов. Выявить их могут методы нелинейной микроскопии.

Результаты исследований, изложенные в статье Label-free multimodal nonlinear optical microscopy for biomedical applications, помогут другим ученым, занимающимся медицинской физикой, создавать новые технологии для диагностики заболеваний. Данные, полученные с помощью методов биофтоники, станут основой для новых лечебных подходов.

Важность исследовательской работы группы ученых из России, Индии и Тайваня отметила и редакция Journal of Applied Physics, выбрав публикацию для обложки номера. В письме авторам редакция благодарит их за выбор журнала для публикации результатов исследования и выражает надежду вскоре увидеть еще одну новую статью.

Добавим, что биомедицина — одно из приоритетных научных направлений, успешно развиваемых в Томском государственном университете. Среди последних разработок ученых – несколько новых технологий диагностики, сочетающих методы биофотоники и искусственного интеллекта. Например, в рамках большого междисциплинарного проекта создан новый подход к диагностике опухолей щитовидной железы, основанный на анализе крови; совместно с сотрудниками НИИ микрохирурги и разработан инструмент для ранней диагностики лимфедемы.

Сейчас исследователи ТГУ вместе с коллегами МГУ, ВШЭ, СГУ, СибГМУ и ИПЛИТ РАН реализуют масштабный проект, который позволит получить новые фундаментальные данные о коронавирусе. В ходе исследований специалисты выяснят факторы, обуславливающие высокую способность вируса к передаче от одного человека другому.

Помимо этого исследователи получили мегагрант Правительства РФ на разработку трех 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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Национальный исследовательский Томский государственный университет (ТГУ) — первый российский университет на территории Русской Азии (фактически первый российский университет восточнее берегов Волги), один из 29 национальных исследовательских университетов.