Вместо КТ
Одна из задач национального проекта «Наука» до 2024 года — увеличение числа исследователей в возрасте до 39 лет среди российских ученых. В лаборатории, которая расположена в одном из корпусов Кубанского госуниверситета, средний возраст сотрудников — 30 лет, а руководитель лаборатории Азамат Темердашев сам окончил университет около десяти лет назад. Однако это не мешает ученым заниматься серьезными вопросами, от которых порой зависит жизнь человека.
Разрабатывать инновационную систему диагностики рака легких в УНПК «Аналит» начали после просьбы, с которой несколько лет назад к ученым обратились специалисты краснодарского НИИ — ККБ № 1. Перед исследователями была поставлена задача разобраться, возможно ли без инвазивного вмешательства, при помощи средств, которые менее затратны как финансово, так и по времени, чем компьютерная томография и биопсия, определять наличие новообразований в легких человека. В качестве идеи ученые предложили при помощи специального оборудования исследовать воздух, который выдыхает человек.
«Наша задача — сделать хотя бы скрининг, чтобы отмести тех, кто заведомо здоров. Делать КТ всем просто невозможно. Это, во-первых, дорого, во-вторых, такого количества аппаратов нет. И нужно учитывать географию нашей страны — в деревню аппарат КТ не привезешь. Это не то чтобы экономически невозможно, это физически невозможно. Поэтому сама задача таких исследований и состоит в том, чтобы облегчить подобные вещи», — рассказывает Темердашев.
Личный архив Азамата Темердашева
Для пациента исследование безболезненно — необходимо сделать несколько выдохов, задерживая дыхание, в специальный пакет. Как рассказывают разработчики, сделать это можно, например, во время заполнения карты, при прохождении диспансеризации.
«Дальше этот воздух переносится на специальную сорбционную трубку, где те вещества, которые нас интересуют, садятся и удерживаются. В дальнейшем контейнер герметично закрывается и трубка может спокойно транспортироваться в лабораторию. В течение двух недель образец в контейнере стабилен, а этого времени уже более чем достаточно для того, чтобы полученные пробы исследовать», — объясняет руководитель разработки.
В лаборатории полученные пробы анализируют при помощи специального оборудования. Причем, как рассказывают ученые, на регион достаточно одной лаборатории, расположить которую можно в крупном диагностическом центре.
Для чего нужна нейросеть?
После анализа воздуха из человеческих легких к работе подключается нейросеть — она выделяет из общей массы соединений те, которые характерны для онкологических заболеваний. Всего на данный момент существует около десяти предполагаемых маркеров онкологических заболеваний, которые выделяются из сотен веществ, содержащихся в выдыхаемом воздухе. Однако сейчас все исследования, проведенные алгоритмом с машинным обучением, проверяются вручную.
«В нейросеть загоняются готовые цифры. На текущем этапе это в основном ручной труд. Потому что, пока это не выйдет на стабильный результат, мы не можем на 100% доверять автоматическим инструментам обработки данных, мы должны их контролировать. Но нейросеть сейчас уже собрана, она обучается, включаются одни факторы, исключаются другие. По мере того, как набираем статистику, мы проверяем ее на устойчивость», — добавляет Темердашев.
Валерий Стурит/ТАСС
Он также обращает внимание еще на одну сложность исследования — окружающую среду человека. Сейчас исследование проходит только в Краснодарском крае, где в целом благоприятная обстановка с экологией и легкие в большинстве случаев чистые. Однако ученые понимают, что в проблемных регионах, например с угледобывающими или металлургическими предприятиями, часть исследования придется проводить с начала.
В качестве примера Темердашев привел сотрудников автозаправок и людей, работающих в лабораториях, которые согласились принять участие в эксперименте. Воздух из их легких был насыщен большим количеством органических соединений, присутствующих в воздухе на рабочем месте, которые затрудняли диагностику. Для решения этих проблем ученые планируют масштабировать исследование в другие регионы. Помощь в этом им предложил председатель правительства РФ Михаил Мишустин, когда в сентябре ему представили разработку в Краснодаре.
«На нас вышел руководитель департамента науки Минздрава России. Мы получили предварительное добро на то, что, как только решим, что край для нас стал уже тесным, нам будет оказано содействие в плане работы с другими регионами. И в данном случае слова «вас будут ждать, если вам будет необходимо провести исследования в других регионах» — я считаю, пожалуй, наиболее рациональная поддержка, которую могло оказать министерство», — говорит руководитель лаборатории.
Правда, пока ученые не планируют расширять географию исследования — сначала нужно завершить работу в Краснодарском крае. В будущем планируется начать с ближайших регионов, например с Ростовской области. Это необходимо для увеличения статистического массива, так как в целом ситуация с экологией, а также климатические особенности почти идентичны.
«Еще один фактор — условия окружающей среды. И тут интересны, конечно, Челябинская область, Магадан. Интересны были бы еще мегаполисы с точки зрения загазованности — Москва, Санкт-Петербург, — рассказывает Темердашев. — Санкт-Петербург был бы вдвойне интересен: из-за сырости легочные заболевания там не редкость. Точно так же, как и интересен с этой точки зрения Архангельск».
Личный архив Элины Гашимовой
Точность исследования
Сейчас точность исследования составляет около 80%, ученые планируют продолжить ее повышать. Однако даже эти значения при стоимости исследования в 15 раз ниже КТ являются высокими для больниц.
«Вопрос стоит о диагностике, с одной стороны, ранней, а с другой — в целом о диагностике рака. Потому что рак у нас в России диагностируется в 40% случаев, когда уже ничего нехирургического сделать нельзя, запущенные стадии. Он же течет бессимптомно до определенного момента», — говорит заместитель главврача НИИ — ККБ № 1 Игорь Поляков.
Эффективность исследования, по его словам, доказывают цифры: «Например, есть две группы людей: одни прошли стандартное исследование, то есть с ними побеседовали, послушали легкие, а другие подышали в мешки. И вот если в первой группе из 100 человек с онкологией мы выявили всего 30, то из второй группы, которая обследовалась при помощи разработки ученых, мы смогли заподозрить опухоль у 80 из 100 человек, которых в дальнейшем направили на более точное обследование».
Такой точности исследования удается добиться только при серьезном отношении пациентов к сдаче анализов. Темердашев подчеркивает, что множество ложноположительных, ложноотрицательных, а также нерепрезентативных результатов появляется при малейшем несоблюдении правил пациентами. Например, заядлые курильщики нарушают запрет на курение в течение трех часов до исследования. Из-за этого в выдыхаемом воздухе можно обнаружить множество компонентов табачного дыма и смол, которые не дают провести исследование объективно.
Впрочем, ученые планируют повышать точность исследования. Именно для этого научная организация подала заявки на несколько грантов, чтобы продолжать совершенствовать свое изобретение.
Валерий Стурит/ТАСС
Пейзажи для вдохновения
Научные сотрудники, разрабатывающие инновационный метод диагностики раковых заболеваний, рассказывают, что в их профессии почти все время приходится уделять работе. Однако вдохновение приходит именно во время отдыха. Например, Азамат Темердашев любит выезжать на природу с фотоаппаратом — как раз там его посещает научное вдохновение.
«У нас ты либо занимаешься наукой и тратишь на это почти все свое время, либо выпадаешь из темы. Но иногда все равно надо брать тайм-аут и отвлекаться от работы. В моем случае это означает выезд на природу с фотоаппаратом: съемка пейзажей помогает освежить восприятие и, как ни странно, именно во время поездок в голову и приходят идеи, что еще можно попробовать сделать для решения стоящих перед нами в данный момент задач», — делится Темердашев.
Другой научный сотрудник лаборатории Элина Гашимова уверяет, что отвлечься от разработок помогают плавание и путешествия.
«Работа в университете, конечно, занимает много времени, однако отдыхать тоже нужно. Я ценю свободное время и стараюсь его проводить с пользой. Занимаюсь плаванием, люблю кататься на велосипеде, путешествовать. В будущем я планирую продолжать работу над своим проектом и надеюсь, что ее результаты будут актуальны и действительно помогут людям», — говорит она.
Валерий Стурит (Краснодар)
