«Цифровой фундамент» персонализированной медицины

Мы продолжаем знакомить вас с темами, которые будут обсуждаться на международной мультиконференции BGRSSB’2018 в Новосибирске 20 — 25 августа 2018 года.

Сегодня практически все технологии, которые используются и в исследовательской биологии и клинической медицине опираются на компьютерную обработку и анализ данных. Мощность исследовательского оборудования и систем мониторинга растет в геометрической прогрессии. И вместе с ней растет объем получаемой исследователем информации. Еще несколько десятилетий назад первичным результатом МРТ исследования головного мозга был пакет файлов в сто килобайт и меньше, то сейчас для того, чтобы записать полный протокол такого исследования может не хватить DVD-диска. Рутинными материалами для исследователей стали видеоконтроль за подопытными животными, цветные микрофотографии с высоким разрешением, работа с цветовыми маркерами, видеофайлами и т.п. А в совокупности получается гигантский массив информации об объекте исследования, который с полным правом можно отнести к Big data.

– Но сейчас, когда на нас накатывается такой огромный объем данных, остро встает вопрос, как эту информацию быстро обрабатывать, корректно анализировать и потом синтезировать полученные данные в объективный результат, — отметил зам. директора ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», руководитель НИИКЭЛ, д.м.н. Андрей Летягин.

Ученые признают, часто речь идет об информационных массивах, проанализировать которые в разумные сроки не под силу даже самому квалифицированному специалисту, требуется привлечение искусственного интеллекта. С другой стороны, такая обработка дает очень важные результаты, которые вызывают не только академический интерес, но и имеют сугубо практический характер.

Так, по результатам мониторинга уровня глюкозы в крови в течение нескольких суток были выявлены его провалы, которые происходят у ряда людей во время сна по определенным биологическим ритмам и даже могут повлечь внезапную смерть. Обладая такой информацией, врачи получают возможность купирования этой угрозы здоровью. И это только один из многих примеров тех возможностей, которые открываются перед медициной вместе с развитием систем диагностики и мониторинга состояния разных систем организма.

Вопросу инструментария для работы с Big data в области биомедицины и тем возможностям, которые при этом открываются для диагностики и лечения заболеваний, будет посвящено несколько докладов на SBIOMED-2018 – медицинском симпозиуме, проходящем в рамках BGRSSB’2018.

Сам Андрей Юрьевич расскажет о работе, которую он проводит вместе с коллегами по НИИКЭЛ по развитию возможностей лимфореовазографии. Реографией называют метод исследования пульсовых колебаний сосудов различных органов и тканей, основанный на графической регистрации изменений полного электрического сопротивления тканей в виде пульсовой кривой. Этот способ диагностики известен достаточно давно, но сейчас ученым занимаются его развитием, увеличивая объем получаемой информации.

На основе анализа данных (в том числе, косвенных), строится индивидуальная модель пульсовой кривой, для поиска среди ее характеристик различных биомаркеров.

– Основная наша цель: найти биомаркеры, которые характеризуют состояние лимфатической системы и лимфотока в определенной части организма пациента, — рассказал Андрей Летягин.

Эти параметры очень важны для выбора стратегии лечения такой патологии как лимфедема. Она проявляется в нарушениях оттока жидкости по лимфатическим сосудам, ведущим к нарастающим отекам мягких тканей пораженной области. Однако такие нарушения могут быть вызваны разными причинами и развиваться по разным механизмам, соответственно, и лечение их должно быть совершенно разным. В одном случае требуется физиотерапия, в другом – компрессионное бинтование, в третьем — воздействие на отдаленные лимфоузлы, в четвертом – затрагивать венозную систему и т.д. Еще больше усложняют картину участие в развитии заболевания различных генетически обусловленных и внешних факторов.

Распутать этот узел ученые рассчитывают с помощью разрабатываемой модели, где на основе найденных биомаркеров можно оценить происходящее на микроциркуляторном и клеточном уровнях. Зная механизм развития патологии в каждом конкретном случае, уже можно планировать индивидуализированную, правильную и наиболее эффективную стратегию лечения. Конечно, такая работа снова потребует обработки объемов информации, попадающих под определение Big data, а значит, в перспективе к ней надо будет привлекать системы искусственного интеллекта. А в результате, формируется та самая персонализированная медицина, о необходимости внедрения которой сегодня говорят повсеместно.

Напоминаем, что ведущие участники этого проекта примут участие в работе 11-ой Международной конференции по биоинформатике регуляции и структуры геномов и системной биологии (Bioinformatics of Genome Regulation and StructureSystems Biology — BGRSSB-2018), которая пройдет в новосибирском Академгородке 20 — 25 августа 2018 года. Там у журналистов будет возможность получить комментарии «из первых рук» и задать участникам проекта свои вопросы.

Пресс-служба ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН