Московские ученые выяснили, как определить причины заболеваний

Ученые Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова совместно с исследовательским коллективом разработали новую программу, которая поможет лучше понять механизмы развития многих заболеваний. По словам авторов, этот инструмент способен автоматически определять типы клеток, отличать раковые клетки от здоровых, а также выявлять иммунные клетки, вызывающие хроническое воспаление при ожирении. Это позволит эффективнее разрабатывать новые методы лечения и создавать лекарства, нацеленные на индивидуальные особенности пациента.

Сегодня механизмы возникновения многих болезней до конца не изучены, что препятствует развитию более эффективного лечения. Возможность точно определять типы клеток и прогнозировать их поведение поможет исследователям глубже понять причины заболеваний и применять персонализированные подходы в медицине.

Инструмент для автоматического определения типов клеток и предсказания их свойств на основе генетических данных, получивший название scParadise, создали специалисты Медицинского научно-образовательного института МГУ, при участии Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи и Центра стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью ФМБА России.

В основе разработки лежат уникальные архитектуры нейросетей, созданные научным коллективом. Как рассказала Елизавета Чечехина, младший научный сотрудник Научно-исследовательской лаборатории генных и клеточных технологий института МГУ, нейросети обучены на данных секвенирования отдельных клеток, собранных из различных источников и объединённых для обучения единой модели.

По словам исследователей, данная программа значительно расширяет возможности диагностики — помогает отличать раковые клетки от здоровых, а также выявлять иммунные клетки, способствующие хроническому воспалению при ожирении. Это позволит разрабатывать более эффективные и индивидуальные лекарства, воздействующие на конкретные клеточные мишени.

"Существующие методы позволяют лишь в определённой степени различать разные типы клеток, — отметила сотрудница МГУ. — Однако с помощью новых технологий теперь можно выявлять даже небольшие, но крайне важные подтипы клеток, которые играют ключевую роль в развитии различных заболеваний. Мы повысили точность анализа состава биологических тканей на клеточном уровне."

Для исследования обычно проводится анализ крови, биопсия или операция, после чего клетки выделяют из фрагмента ткани и проводят секвенирование, чтобы выяснить, какие гены активны в каждой клетке.

Новая программа доступна для бесплатного скачивания и использования учёными по всему миру. Команда разработчиков постоянно дополняет и обновляет свои модели, делая их пригодными для различных клеток, тканей и даже для изучения животных. Научные коллективы могут применять её и в фундаментальных, и в практических исследованиях.

По утверждению авторов, проведённые эксперименты показали точность определения клеточных типов на уровне 99,9%. В ходе работы удалось экспериментально доказать существование в жировой ткани трёх новых подтипов иммунных клеток, предсказанных моделью.

Разработка вызвала интерес у медицинского сообщества, поскольку даёт возможность анализировать индивидуальные особенности развития заболеваний и исследовать их механизмы возникновения.

Исследование поддерживается Российским научным фондом (Проект № 25-75-30005), а его результаты опубликованы в издании Nucleic Acids Research.