Сингапурские учёные из Наньянского технологического университета совершили прорыв в медицинской диагностике, представив инновационный биочип. В связке с искусственным интеллектом это устройство способно по одной-единственной капле крови за считанные минуты с точностью, превышающей 99%, выявлять тысячи разновидностей микроРНК.
Эти крошечные молекулы — главные дирижёры генетической активности. Их уровень в крови служит точным индикатором развития таких грозных недугов, как рак, болезни сердца и нейродегенеративные расстройства. По сути, учёные приблизились к созданию универсального анализатора, способного за 20 минут провести полную «инвентаризацию» состояния организма.
Обнаружение микроРНК — задача не из лёгких. Они присутствуют в крови в исчезающе малых дозах, а их строение настолько схоже, что стандартные лабораторные методы часто дают сбой.
Для решения этой головоломки была создана уникальная нанофотонная архитектура — система нанополостей. Представьте себе микроскопические «колодцы», которые в сотни раз тоньше человеческого волоса. Их зеркальные стенки работают как оптические резонаторы, улавливая и многократно усиливая световой сигнал. Это позволяет «увидеть» даже одиночную молекулу микроРНК.
Далее в игру вступает искусственный интеллект. Биосенсорный чип интегрирован с нейросетью Mask R-CNN. Этот алгоритм выступает в роли сверхточного эксперта: он самостоятельно изучает микроскопические снимки, находит нужные сигналы и безошибочно классифицирует типы микроРНК.
Прототип устройства максимально прост. Он состоит из цветной камеры и мобильного приложения. Пациенту достаточно нанести каплю крови на чип. Камера делает один-единственный снимок, а ИИ мгновенно обрабатывает тысячи полученных сигналов, выдавая результат о наличии множества биомаркеров одновременно.
В отличие от традиционного метода ПЦР (полимеразной цепной реакции), который считается эталоном, но требует многочасового ожидания и сложной подготовки, новая платформа работает в разы быстрее. Вся процедура занимает около 20 минут.
Эффективность технологии уже доказана на практике. В ходе тестов система с высочайшей точностью (>99%) выявила три микроРНК (miR-191, miR-25 и miR-130a), связанные с раком лёгких, даже при их крайне низкой концентрации.
В будущем эта разработка может стать революцией не только в клинической диагностике, но и в фармацевтике, открыв новые горизонты для исследований и создания лекарств.
