В Институте автоматики и электрометрии СО РАН проводятся исследования по методике выявления глиальной опухоли головного мозга с использованием терагерцовой спектроскопии жидкостей организма. Этот метод диагностики позволяет обнаружить онкологическое заболевание на ранних стадиях, еще до появления первых симптомов.
Глиомы являются самыми распространенными опухолями центральной нервной системы и составляют более 50% всех злокачественных новообразований головного мозга. Они развиваются в глиальных клетках, которые окружают нейроны и выполняют ряд важных функций, таких как питание и защита, а также обеспечение передачи нервных импульсов.
Среди глиом выделяется мультиформная глиобластома, которая является наиболее агрессивной и быстро прогрессирующей опухолью с неблагоприятным прогнозом. Одной из причин такого прогноза является поздняя диагностика болезни. Симптомы, такие как головная боль, слабость и давление в области глазницы, часто не привлекают должного внимания. Если пациент обращается к врачу слишком поздно, размеры опухоли могут быть уже слишком большими для гарантированного излечения.
Сотрудники Института автоматики и электрометрии СО РАН предложили новый способ диагностики глиомных опухолей, который позволяет исследовать кровь на наличие онкологических биомаркеров без необходимости сложной обработки. Методика основана на анализе спектров терагерцового диапазона частот с использованием технологий машинного обучения и искусственного интеллекта.
Этот метод диагностики считается малоинвазивным, так как не требует серьезного вмешательства в организм и не требует разрезов. Сначала у пациента берется кровь, затем путем центрифугирования из нее выделяется плазма, которая помещается в специальные кюветы для проведения спектроскопических измерений.
Руководитель лаборатории терагерцовой фотоники Института автоматики и электрометрии СО РАН, кандидат технических наук Назар Александрович Николаев объясняет: «Несколько лет назад мы разработали прибор — импульсный терагерцовый спектрометр. Мы непрерывно его модернизируем и развиваем соответствующие методы спектроскопии. Например, в настоящее время мы ведем разработку терагерцовых наносенсоров. Они представляют собой периодическую структуру субволновых размеров, которая обладает резонансом на характерной частоте искомой молекулы. Попадание молекулы онкомаркёра (например, из капли плазмы крови пациента) на такую структуру изменяет характеристики резонанса, которые мы наблюдаем с помощью разработанного нами спектрометра».
По словам ученых, метод терагерцовой спектроскопии позволяет обнаружить заболевание на ранних стадиях и может быть использован в рамках скринингового обследования при диспансеризации. Анализ крови позволяет специалистам оценить состояние пациента, выявить возможность развития опухоли головного мозга и при необходимости направить его на более глубокую диагностику. Кроме того, технология сибирских ученых может стать дополнительным инструментом для мониторинга состояния пациента после операции.