В России учатся диагностировать рак и диабет по составу воды в организме.
Уникальную неинвазивную методику диагностики рака, диабета и ожирения разрабатывают ученые Томского и Саратовского государственных университетов. Новый подход основан на анализе содержания в тканях организма свободных и связанных молекул воды. Статья опубликована в журнале Diagnostics (Q2).
Здоровые и патологические ткани в организме человека можно различить по содержанию в них свободных и связанных молекул воды, рассказали специалисты. По их словам, этот показатель может выступать надежным маркером для диагностики таких нарушений, как диабет, ожирение и рак.
Электромагнитное терагерцовое излучение, как объяснили исследователи, наиболее чувствительно к содержанию и типу связи молекул воды в биологических тканях. Анализ с помощью такого излучения может стать основой высокоточного неинвазивного метода диагностики.
Такую методику в настоящее время активно разрабатывают специалисты Саратовского национального исследовательского государственного и Национального исследовательского Томского государственного университета. По словам ученых, им удалось перейти от экспериментальных исследований к квантово-механическому моделированию механизмов оценки вероятности связывания молекул воды в патологических тканях.
– Мы провели измерение и моделирование оптических свойств нагреваемой ткани и ее компонентов в терагерцовом диапазоне, используя в качестве модельной ткани жировую ткань. Соотношение между различными типами воды является маркером липолиза, который происходит с разной скоростью для клеток в норме и при патологии, – рассказала доцент кафедры оптики и биофотоники СГУ Ирина Янина.
Ирина Янина демонстрирует визуализацию различных слоёв кожи с помощью ОКТ
Фото: Управление медиакоммуникаций СГУ
По словам авторов исследования, результаты моделирования успешно подтвердили экспериментальные данные, полученные ранее с помощью терагерцового спектрометра.
Молекулярное моделирование спектров поглощения жировой ткани с использованием методов квантовой химии позволило установить надежное соответствие между результатами измерений и моделированием, рассказали ученые. Была установлена связь между видом спектра поглощения и процентным содержанием различных типов воды в ткани.
– Для более полного соответствия экспериментальных и теоретических спектров оптической плотности исследуемых образцов необходимо принять во внимание эффекты, связанные с подавлением рассеяния терагерцового излучения на структурах ткани. Мы продолжаем работу в этом направлении, – сообщила Ирина Янина.
В дальнейшем научный коллектив ТГУ и СГУ намерен провести исследования содержания воды разных типов в жировых тканях с применением спектров комбинационного рассеяния, что позволит повысить эффективность диагностики различных патологий.
– Результаты исследований, представленных в журнале Diagnostics, получены в рамках масштабного междисциплинарного проекта, реализуемого при поддержке мегагранта правительства РФ, – отметил заведующий лабораторией лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения ТГУ Юрий Кистенёв. – Проект нацелен на создание новых неинвазивных диагностических подходов, способных в отдельных случаях не только упростить, но и в сотни раз ускорить постановку диагноза. Главными инструментами, которые используют учёные, являются различные методы лазерной спектроскопии и технологии искусственного интеллекта, позволяющие автоматизировать процесс диагностики.