Диагностика заболеваний за 20 минут: как работает биочип с ИИ нового поколения?
Биочип выявляет генетические маркеры
Диагностика заболеваний за 20 минут: как работает биочип с ИИ нового поколения? / Фото: Наньянский технологический университет
Ученые из Наньянского технологического университета Сингапура разработали инновационный биочип на основе искусственного интеллекта, который способен обнаруживать чрезвычайно малые количества генетических маркеров всего за 20 минут. Речь идет о микроРНК – крошечных молекулах, изменения уровня которых связаны с различными заболеваниями, в частности сердечно-сосудистыми, онкологическими, нейродегенеративными и метаболическими расстройствами.
Новая платформа сочетает специально созданный нанофотонный чип с системой автоматизированного анализа изображений на базе искусственного интеллекта. Для анализа используется капля крови, после чего система способна одновременно выявлять несколько биомаркеров микроРНК. Благодаря интегрированной AI-визуализации тысячи сигналов можно зафиксировать и проанализировать на одном снимке, без сложных ручных процедур.
По словам исследователей, новый метод значительно превосходит современный "золотой стандарт" – ПЦР (полимеразная цепная реакция), которая определяет генетический материал путем его многократного копирования. Если ПЦР требует нескольких часов, то новая технология сокращает время обнаружения до 20 минут.
МикроРНК играют важную роль в регуляции генов, а их изменения могут сигнализировать о развитии серьезных заболеваний. Именно поэтому ученые активно исследуют их как потенциальные биомаркеры для ранней диагностики. Команда NTU тестировала систему на трех микроРНК, связанных с немелкоклеточным раком легких – miR-191, miR-25 и miR-130a.
Ключевым элементом технологии стала нанополость – микроструктура, которая удерживает и усиливает световые сигналы, возникающие при связывании микроРНК с соответствующими зондами. Благодаря этому система способна обнаруживать даже единичные молекулы. Дополнительно используется алгоритм глубокого обучения Mask R-CNN, который автоматически анализирует и классифицирует флуоресцентные сигналы, устраняя необходимость ручного подсчета.
Исследователи создали компактный прототип с цветной камерой и мобильным приложением, которое анализирует изображения в режиме реального времени. Платформа продемонстрировала точность более 99% и способность работать даже с синтетическими микроРНК в биологических экстрактах, что подтверждает ее эффективность в реалистичных условиях.
Ученые подчеркивают, что в будущем система сможет работать не только с кровью, но и со слюной или мочой, открывая путь к менее инвазивной диагностике. Также ее потенциально можно масштабировать для одновременного тестирования сотен или тысяч биомаркеров, что станет основой персонализированной медицины.
Компания Meta работает над амбициозным экспериментом в сфере искусственного интеллекта. Речь идет о создании фотореалистичной 3D-версии генерального директора Марка Цукерберга, которая сможет взаимодействовать с сотрудниками в режиме реального времени. Такой цифровой аватар должен воспроизводить внешность и поведение руководителя в виртуальной среде.
Еще несколько новостей по теме технологий, которые могут вас заинтересовать:
Не пропустите интересное!
Подписывайтесь на наши каналы и читайте новости в удобном формате!
