Ученые Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского (ННГУ) и Приволжского исследовательского медицинского университета (ПИМУ) создали биотехнический чип, который способен определять заболевания по запаху. Проект поддержал федеральный Фонд перспективных исследований. Чтобы узнать, чем болен человек, новый прибор должен уловить его дыхание.
- Технология обнаруживает и распознает различные вещества в воздухе. Изобретение будет применяться в первую очередь для скрининга социально-значимых заболеваний. За возможность практически мгновенного обнаружения веществ и высокую чувствительность ученые сравнивают прибор с собачьим носом.
- Пациент выдыхает воздух в одноразовый полиэтиленовый пакет, который после этого подключают к системе детекции. Время выявления болезни — около одной минуты. При однократном тестировании на ранних стадиях могут быть установлены, в частности, рак, диабет, туберкулез.
- Биотехнический чип в приборе представляет собой систему, состоящую из живых клеток и технического устройства для оценки их состояния и поддержания жизнедеятельности. Клетки покрыты рецепторами, которые реагируют на определенные химические соединения, в том числе на маркеры тех или иных заболеваний. Система регистрирует случаи, когда рецепторы «узнают» то или иное вещество.
- Ученые апробировали технологию на 1073 добровольцах в Великом Новгороде. Время полного обследования одного человека составило менее трех минут. Исследование показало, что с помощью биогибридных технологий онкозаболевания на ранних стадиях выявляются в 3–5 раз успешнее, чем при использовании других современных методов.
Статистика социально значимых заболеваний
Разработка российских ученых поможет предотвратить развитие тяжелых заболеваний и может быть актуальна в мировых масштабах.
- Команда ученых из 195 стран Global Burden of Disease Cancer Collaboration подсчитала, что за последние 10 лет заболеваемость раком в мире выросла на 33%. В 2020 году было зарегистрировано 19,3 млн новых случаев и 10 млн летальных исходов. Наиболее распространенные группы онкологических заболеваний — немеланомный рак кожи, рак трахеи, бронхов и легких, рак груди, рак толстой и прямой кишки и рак простаты. По данным Международного агентства по изучению рака, в течение жизни онкологическое заболевание будет диагностировано у каждого пятого жителя планеты; каждый восьмой мужчина и каждая 11 женщина умрут от этого заболевания.
- Во всем мире туберкулез становится одной из 10 основных причин смерти и основной причиной смерти, обусловленной каким-либо одним возбудителем инфекции (опережая ВИЧ/СПИД). По данным ВОЗ, в 2019 году от туберкулеза умерло в общей сложности 1,4 млн человек. За тот же период заболели 10 миллионов человек, включая 5,6 млн мужчин, 3,2 млн женщин и 1,2 млн детей. Подробнее о том, насколько обострилась проблема туберкулеза в России и в мире, — в материале «Московских новостей» «Туберкулез возвращается».
- От сахарного диабета во всем мире страдают 422 млн человек. ВОЗ приводит данные по состоянию на 2016 год — тогда 1,6 млн смертей было непосредственно связано с этим заболеванием. За последние 30 лет количество людей с диабетом увеличилось почти в четыре раза.
Последние разработки ученых для ранней диагностики
- Ученые из Национального исследовательского технологического университета НИТУ «МИСиС» и МГУ имени Ломоносова в 2018 году разработали экспресс-тест для определения рака простаты. Он за 10 минут позволяет выявить вероятность или точное наличие заболевания. В наборе для анализа — тест-полоска, скарификатор (инструмент для прокалывания кожи) и обеззараживающая салфетка. Для тестирования достаточно погрузить полоску одним концом в исследуемый раствор сыворотки крови. Если в образце содержится онкомаркер, результат появится в виде цветных делений на тесте.
- В Новосибирске изобрели экспресс-тест на COVID-19, который работает по принципу газоанализатора. В выдыхаемом человеком воздухе примерно 750 летучих соединений, при разных заболеваниях состав этой газовой смеси меняется. К примеру, у больных сахарным диабетом в выдыхаемом воздухе содержится большое количество ацетона. А у больного коронавирусом — этилбутаноат и изопропанол. Сам процесс тестирования занимает не больше двух минут: человек дышит в трубку газоанализатора со спектрометром, на мониторе отображается результат. Сейчас разработчики завершают испытания. Прибор планируют использовать в аэропортах и крупных торговых центрах, с его помощью будут выявлять не только COVID, но и рак легкого, туберкулез, грипп, астму.
- Группа исследователей из Университета Путра Малайзии в 2020 году создала две инновации — TB Strip и TB Reader — для более быстрого скрининга и выявления туберкулеза. TB Reader — прибор, который обнаруживает туберкулезную палочку в пробе с помощью электрохимического метода (проверяет, изменяется ли сила тока в сравнении с контрольным образцом). Примерно через 1,5 часа результаты приходят на мобильный телефон. TB Strip действует по принципу тест-полоски; это менее чувствительный, но более быстрый (10–15 минут) метод. Для сравнения — традиционные способы определения туберкулеза требуют от 72 часов до четырех недель.