Дело в клетке: ученые создали биобанк «живых» раковых опухолей
Биобанк «живых» раковых опухолей с образцами тканей более 4 тыс. пациентов создали в Сеченовском университете. Их анализ поможет разрабатывать для онкобольных новые лекарства, повысить точность диагностики рака на ранних стадиях и чаще предсказывать вероятность отторжения органов после трансплантации. Особая ценность биобанков в том, что они позволяют развивать технологии «цифровых двойников» человека — это программа, способная математически моделировать процессы возникновения разных заболеваний. Она учитывает индивидуальные характеристики пациента и помогает врачу подобрать оптимальный для него курс лечения, отмечают эксперты.
Коллекция образцов
Банк биоматериалов пациентов с онкологическими заболеваниями создали в Сеченовском университете, выяснили «Известия». В нем хранятся поврежденные злокачественными опухолями образцы тканей, цельная кровь, плазма и другие биологические образцы более 4 тыс. человек.
Около половины образцов — в основном ткани пациентов с раком почки, легкого и некоторых других видов заболевания — уже переданы для изучения в Научный центр мирового уровня (НЦМУ) «Цифрового биодизайна и персонализированного здравоохранения». Ученые рассчитывают создать более совершенные технологии и решения для быстрой и точной диагностики рака.
Другую часть образцов — цельную кровь, плазму, сыворотку и ткани — сохранят в биобанке для будущих исследований. Их анализ и оцифровка позволят давать более точный прогноз выживаемости пациентов с онкологией и чаще предсказывать отторжения трансплантированных органов, подчеркнули в Сеченовском университете. Среди таких разработок, к примеру, создание программы на основе алгоритма автоматической разметки тканевых структур на скан-изображениях гистологических препаратов почек.
В биобанк попадают только образцы, взятые у пациентов, у которых статус заболевания абсолютно точно подтвержден, например, гистологическим исследованием, рассказал «Известиям» профессор, директор научно-технологического парка биомедицины Сеченовского университета Петр Тимашев. Биоматериалы берутся только с письменного согласия больного. В банк они попадают деперсонифицированными, то есть без указания какой-либо личной информации, подчеркнул он.
Хранилище тканей
Современная медицина предполагает персонализированный подход к лечению пациентов, но он возможен лишь после обработки большого объема информации о различных клинических случаях конкретного вида заболевания, отметил Петр Тимашев.
— Особенности протекания болезни зависят от нескольких факторов. Во-первых, каждый человек обладает уникальным набором генотипических и фенотипических характеристик. Во-вторых, те же онкологические заболевания очень разнообразны, каждое имеет свои отличия. Для разработки персонализированного способа лечения необходимо предварительно проанализировать данные тысяч других пациентов. Биобанки дают такую возможность. Ведь не каждый врач в своей практике сталкивается с таким количеством больных, — объяснил эксперт.
Главный смысл работы биобанков в том, чтобы собрать коллекции образцов с подробной аннотацией: медицинскими записями пациентов, их семейным анамнезом, генетической информацией, биохимическими показателями и т.д., добавил директор Института биомедицинских систем и биотехнологий Санкт-Петербургского политехнического университета Андрей Васин.
— К примеру, коллеги собрали гистологические препараты почек пациентов с почечноклеточным раком и аналогичные образцы здоровых людей, создали библиотеку оцифрованных скан-изображений этих гистологических препаратов и разработали алгоритм анализа этих изображений. Анализируя и классифицируя полученные изображения в норме и при патологии, можно получить новые данные и использовать их, например, для раннего выявления или прогнозирования развития рака почек, — отметил эксперт.
Медицина будущего
Возможность создания коллекции «живых» структур в биобанке появилась благодаря новым криотехнологиям — они позволяют замораживать клетки так, чтобы они сохраняли жизнеспособность, отметила доцент кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Татьяна Зимина.
— Это дает возможность развивать цифровой дизайн для создания средств диагностики, создания миниатюрных устройств класса «органы на чипе» и, что самое главное, создавать технологии «цифровых двойников» человека для персонализированной терапии рака. Всё это позволит в будущем иметь новые цифровые технологии в области диагностики и терапии онкологических заболеваний, — считает она.
«Цифровой двойник» человека — это компьютерная программа, способная математически моделировать процессы возникновения кардиологических и онкологических заболеваний. Система учитывает индивидуальные характеристики пациента и может помочь врачу подобрать оптимальный для него курс лечения.
Такой биобанк в наше время абсолютно необходим для диагностики заболеваний на самых ранних стадиях развития, считает директор Высшей медико-биологической школы ЮУрГУ Вадим Цейликман.
— Совершенно очевидно, что чем раньше болезнь диагностирована, тем эффективнее будет лечение. Коллеги предлагают собрать базу данных с последующей конструкцией нейросети и машинного обучения. Такой подход уже практикуется при других патологиях, и его использование полезно для данной формы опухолей, — отметил он.
Ранее «Известия» писали, что биобанк опухолевых тканей может помочь ученым в поиске вакцин от рака.
Всего в России существует порядка 20 биобанков. В мире же в подобных хранилищах находится более 300 млн биологических образцов. Благодаря им открыто порядка 150 тыс. биомаркеров, применяемых для диагностики различных заболеваний.
Биобанк в Сеченовском университете создан в рамках рамках проекта НЦМУ «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение».
