Создан биочип для скрининга сотен биомаркеров в одной капле крови

Ключевой инновацией системы является использование нанополостей — структур, размер которых в сотни раз меньше ширины человеческого волоса. Эти структуры функционируют как ловушки для света, усиливая флуоресцентные сигналы, возникающие при связывании целевой микроРНК с соответствующим зондом. Это позволяет фиксировать даже единичные молекулы генетического материала без необходимости их предварительного усиления (амплификации).

Для обработки полученных данных ученые применили модель глубокого обучения Mask R-CNN. ИИ в автоматическом режиме анализирует микроскопические изображения чипа, классифицирует типы микроРНК и отделяет целевые сигналы от фонового шума. В ходе испытаний система продемонстрировала точность идентификации мишеней выше 99%.

В ходе экспериментов платформа успешно идентифицировала три типа микроРНК (miR-191, miR-25 и miR-130a), связанных с немелкоклеточным раком легких. Анализ проводился непосредственно в экстрактах раковых клеток человека без сложной предварительной подготовки проб.

Основные преимущества новой платформы:

• Скорость: сокращение времени анализа с нескольких часов (ПЦР) до 20 минут.
• Масштабируемость: возможность одновременного скрининга сотен и тысяч различных биомаркеров в одной пробе.
• Портативность: создан прототип компактного устройства, работающего в связке с мобильным приложением.
• Универсальность: технология может быть адаптирована для диагностики широкого спектра заболеваний, включая вирусные инфекции и нарушения метаболизма.

Открытие микроРНК и их роли в регуляции генов было отмечено Нобелевской премией по физиологии и медицине в 2024 году, что подтверждает значимость разработки NTU. По мнению независимых экспертов, внедрение подобных неинвазивных методов мониторинга позволит выявлять опасные заболевания на ранних стадиях, оперативно стратифицировать риски пациентов и контролировать эффективность проводимой терапии в режиме реального времени.