Ученые обучили нейросети успешно выявлять повреждения ДНК под действием УФ-излучения
311
Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Университета химии и технологии Праги провели серию экспериментов, доказавших, что искусственные нейросети можно успешно использовать для точной идентификации повреждений ДНК, полученных под действием УФ-излучения.
В перспективе этот подход можно успешно использовать в современной медицинской диагностике. Статья, посвященная результатам исследования, опубликована в журнале Biosensors and Bioelectronics (Q1, 9.518).
Фото: Принципиальная схема работы SERS-сенсора в сочетании с нейросетью для анализа повреждений ДНК
Так, по словам авторов статьи, в настоящее время практически не изученным остается то, как именно УФ-облучение повреждает структуру ДНК, особенно при коротких временах облучения. При этом известно, что действие ультрафиолета может вызывать онкологические заболевания. Однако незначительные изменения в структуре самой ДНК классическими методами обнаружить почти невозможно.
«В статье "Распознавание фотоиндуцируемых повреждений ДНК с использованием поверхностно усиленной Рамановской спектроскопии в сочетании с искусственными нейросетями" мы предлагаем альтернативу известным методикам. Так, для исследования использовались модельные образцы — олигонуклеотиды различных последовательностей. Часть из них подвергали облучению ультрафиолетом в течение разного времени. Затем мы использовали разработанные авторским коллективом высокочувствительные сенсорные системы на основе плазмон-поляритонных золотых решеток. На поверхность сенсора иммобилизовывались олигонуклеотиды, которые, в дальнейшем, подвергались гибридизации с облученными олигонуклеотидами. Затем изменения в структуре ДНК анализировались с помощью рамановского спектрометра», — рассказывает один из авторов статьи, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Постников.
Он добавляет, что полученные спектры использовались для обучения искусственных нейросетей. При этом анализ и интерпретация спектров олигонуклеотидных последовательностей представляет собой довольно сложную задачу, особенно если они проводятся массово и с высоким уровнем статистической обработки.
«Использование нейросетей позволило нам избежать математической обработки огромного количества спектров и необходимости оптимизации самой процедуры измерения. Кроме того, нейросети не только выявляют сами повреждения, но и очень эффективно предсказывают изменения в структуре ДНК, вызванные УФ-излучением.
Более того, изменения, которые незаметны при использовании традиционных методов, с высокой точностью идентифицируются нейросетью в сочетании с поверхностно усиленной Рамановской спектроскопией», — поясняет Павел Постников.
Отметим, исследователи считают, что нейросети и Рамановскую спектроскопию, в перспективе, можно успешно использовать для медицинской диагностики. Причем данную методику в дальнейшем можно совершенствовать.
«Анализ биологических объектов методами Рамановской спектроскопии до сих пор является крайне сложной, но интересной и перспективной задачей. И в этом плане повреждение ДНК под действием УФ-излучения являлось для нас крайне интересной моделью. Данная концепция, позволяющая выявлять минимальные изменения в структуре ДНК, может быть расширена и усовершенствована», — подчеркивает политехник, уточняя, что исследования поддержаны грантом по Программе повышения конкурентоспособности ТПУ и проводятся под научным руководством профессора Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Марины Трусовой.
Напомним, в Исследовательской школе химических и биомедицинских технологий ТПУ реализуется более десяти различных направлений, посвященных разработке гибридных материалов, сочетающих в себе разные свойства. Одно из них — создание высокочувствительных сенсорных систем. Сенсоры — это многослойная конструкция: в их основе тонкая волнообразная золотая пленка размером 1x0,5 см, которая модифицируется специальными органическими соединениями — солями диазония.
Благодаря разработкам исследователей ТПУ, с помощью сенсора можно обнаруживать токсичные вещества, тяжелые металлы, а также некоторые заболевания и дефекты в структуре ДНК. Преимущества «гибридных» сенсоров — сверхчувствительность, скорость проведения анализа и возможность проведения анализа на месте отбора пробы.
Источники
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Ученые обучили нейросети успешно выявлять повреждения ДНК под действием УФ-излучения
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Ученые ТПУ научили нейросети находить повреждения ДНК
Нейросеть научили находить повреждения ДНК, вызывающие рак
Ученые обучили нейросети успешно выявлять повреждения ДНК
Ученые обучили нейросети успешно выявлять повреждения ДНК
Ученые обучили нейросети успешно выявлять повреждения ДНК
Томские ученые научили нейросети находить повреждения в ДНК
В Томском политехе обучили нейросети выявлять повреждения ДНК под действием УФ-излучения
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК: Яндекс.Новости
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Нейросети научили находить вызванные ультрафиолетом повреждения ДНК
Похожие новости
-
04/08/2016
Сибирские ученые проводят испытания препарата для детоксикации печени
Ученые Сибирского государственного медицинского университета (СибГМУ) проводят испытания уникального лекарственного средства, которое активирует системы детоксикации печени при хронических гепатитах различной природы. 1994
-
11/04/2016
Разработка томских ученых поможет увеличить урожай
В Томском госуниверситете (ТГУ) выделили штамм бактерий AZ-D10, который помогает растениям усваивать ценные вещества из воздуха, что позволяет значительно увеличить урожай. Микроорганизм будет препятствовать и развитию грибных заболеваний, так как выделяет в окружающую среду биофунгициды и вещества, способствующие росту. 2290
-
14/02/2018
Томские ученые повысят эффективность лечения шизофрении и болезни Паркинсона
Аспирант БИ ТГУ, сотрудник лаборатории молекулярной генетики и биохимии НИИ психического здоровья ТНИМЦ Иван Пожидаев исследует гены, которые влияют на реакцию человеческого организма на лекарства при шизофрении и болезни Паркинсона. 2372
-
13/08/2018
Томские ученые знают, как «захватить» наномир
Пока мировое сообщество пытается узнать, что таят в себе морские глубины необъятного Мирового океана и бесконечное космическое пространство, зарубежные ученые Томского политехнического университета — профессора Рауль Родригес и Евгения Сергеевна Шеремет — пытаются «захватить» наномир и контролировать отдельные молекулы. 965
-
29/06/2018
Агрономы ТГУ помогут томичам решить проблему витаминного голода
Здоровье населения во многом зависит от питания. В настоящее время многие горожане сталкиваются с тем, что называется голоданием второго типа: при употреблении достаточного количества пищи люди недополучают необходимые организму витамины и микроэлементы. 1147
-
21/02/2017
Разработки ТПУ для имплантологии выходят на стадию клинических испытаний
Биодеградируемые имплантаты Томского политехнического университета выходят на стадию клинических испытаний. Как сообщают ученые ТПУ, на стадии доклинических исследований эффективность томских изделий уже доказана, и сегодня некоторые биоразлагаемые имплантаты Томского политеха сегодня частично используются в медицинской практике в одном из ведущих ортопедических центров России - Центре Илизарова. 2770
-
27/01/2020
Биологи ТГУ испытали новый способ защиты растений от грибных болезней
Магистрант Биологического института ТГУ Алина Ковалева занимается разработкой экологичных способов защиты растений и поиском новых стимуляторов роста. В ходе исследований, проведенных на разных культурах растений с использованием препарата на основе клеточного сока пихты, впервые была выявлена его способность подавлять грибные заболевания. 285
-
06/05/2019
Биологи ТГУ создадут стартап на территории Евросоюза
Технология «Аэрощуп», разработанная БИ ТГУ для очистки донных отложений нефтезагрязненных водоемов, готова к выходу на европейский рынок. В апреле 2019 года Биологический институт принял участие в конференции Deep Tech Atelier в Риге (Латвия), где состоялись переговоры с руководством реактора коммерциализации. 768
-
05/05/2016
В Томске представят портативный экспресс-анализатор мельдония
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разрабатывают отечественный метод экспресс-определения содержания мельдония в организме спортсменов и в составе биологически активных добавок, а также портативный электрохимический анализатор, который будет дешевле импортных аналогов. 2023
-
04/09/2017
Томские ученые разработали новую программу «Медицина будущего»
Ученые ТГУ и Института физики прочности и материаловедения СО РАН разработают новую комплексную программу для технологической платформы "Медицина будущего". Такое решение было принято на форуме "Армия-2017", в рамках которого прошел круглый стол об аддитивных технологиях в медицине. 2555