Лаборатория на чипе
Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разрабатывают инновационную систему экспресс-диагностики и лечения COVID-19 с помощью пептидов, пространственно-комплементарных (подходящих, как замок и ключ) шипу коронавируса. Дело в том, что при заражении SARS-CoV-2 адсорбируется на поверхности клеток с помощью шипов через рецептор ACE-2, который присутствует в клетках легких и других органов и является «входными воротами» для коронавируса. Затем патоген проникает в клетку и запускает процессы формирования своих копий с помощью внедрения собственной РНК в генетический аппарат клетки. В результате клетка превращается в маленькую «фабрику» по сборке новых вирионов коронавируса.
наука
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет ЛЭТИ
Фото: commons.wikimedia.org
Специалисты ЛЭТИ пришли к выводу: для инактивации патогена и для экспресс-анализа на его наличие необходимы молекулы олигопептидов (соединений, представляющих собой короткие цепочки из аминокислот очень маленького размера. — «Известия»), обладающие пространственной структурой, комплементарной шипам коронавируса так же как и ACE-2. Биочип с такими молекулами позволит «связать» SARS-CoV-2, и оперативно идентифицировать его, и при этом блокировать вирус, лишив его возможности присоединяться к рецептору клеток человека, сообщила «Известиям» ведущий научный сотрудник ЛЭТИ, кандидат физико-математических наук Татьяна Зимина. С помощью созданной в университете компьютерной программы Protein-3D ученые смоделировали две подходящие последовательности аминокислот.
— Одна из них содержит всего восемь аминокислотных остатков. Ее можно использовать в виде раствора в диагностическом биочипе, — пояснила Татьяна Зимина. — Вторая достигает 15 аминокислотных остатков, что обеспечит еще большую прочность связывания последовательности с шипом вируса. Таким образом, второй пептид будет практически полностью связывать все группы, участвующие во взаимодействии коронавируса SARS-CoV-2 с АСЕ-2.
Перспективная разработка
Пептидные взаимодействия — перспективная технология, сообщил «Известиям» директор Института медицинской паразитологии, тропических и трансмиссивных заболеваний им. Е.И. Марциновского Сеченовского университета (вуз-участник проекта «5-100») Александр Лукашев.
— Этот метод в будущем может лечь в основу портативных сенсоров, определяющих вирус в реальном времени в местах скопления людей. Использование аналогов рецептора человека обеспечит выявление даже мутантных форм вируса (что не гарантировано при использовании антител), поскольку именно взаимодействие с рецептором определяет патогенез заболевания. Конечно, разработка терапии COVID-19 с использованием этого метода — вопрос более отдаленной перспективы, поскольку предстоит еще значительный объем испытаний, — подчеркнул ученый.
Описанный метод в теории выглядит интересно, а о возможности использования пространственных особенностей вируса SARS-CoV-2 имеется ряд научных статей в журналах с мировым именем, сообщил «Известиям» заместитель заведующего лабораторией анализа показателей здоровья населения и цифровизации здравоохранения МФТИ Станислав Отставнов.
— Правда, встает закономерный вопрос, почему принципы, известные и до пандемии COVID-19, не привели к перевороту в лечении других вирусных инфекций, к примеру вируса иммунодефицита человека, —отметил эксперт.
наука
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Павел Бедняков
Ученым из ЛЭТИ предстоит пройти большой путь от проверки гипотезы до внедрения в клиническую практику эффективной технологии. Сами специалисты говорят, что на весь цикл испытаний вплоть до сертификации Роспотребнадзором уйдет от восьми до десяти месяцев. Работу над самой быстрой тест-системой и лекарством от коронавируса специалисты ЛЭТИ ведут совместно с НИИ гриппа Министерства здравоохранения РФ, НИИ особо чистых биопрепаратов, Санкт-Петербургским НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера.
2020
135 тысяч человек прошли тестирование
23 апреля 2020 года Сбербанк сообщил, что за две недели с момента запуска бесплатного онлайн-теста Sber COVID-19 symptom checker его прошло более 135 тысяч человек. Высокий риск заболевания коронавирусом (>50%) выявлен у 9% из них.
Онлайн-опрос прошли жители всех субъектов РФ — от Калининградской области до Приморского края, — в том числе 35 тысяч человек из Москвы и более пяти тысяч — из Санкт-Петербурга. Анализ результатов показал, что симптомы COVID-19 чаще встречаются у респондентов в возрасте от 15 до 49 лет, мужчин и курильщиков. Самые распространенные симптомы — это упадок сил (14%), кашель (8%) и головная боль (7%). В тяжелой форме в случае заражения болезнь перенесет 16% опрошенных, а в группе людей старше 65 лет — каждый четвертый.
Онлайн-тест также показал, в каких городах лучше всего соблюдают меры профилактики. Медицинские маски в целом по России носит 45,4% опрошенных, а лидерами по этому показателю являются города Подмосковья, Якутск и Москва:
- Люберцы — 86%;
- Пушкино — 84%;
- Балашиха, Химки, Долгопрудный, Мытищи — по 75%;
- Якутск — 69%;
- Москва — 68%.
58,5% респондентов с началом пандемии стали дольше мыть руки, проветривать помещения и делать влажную уборку; 39,3% делают это в том же объеме, что и раньше, и лишь 2,2% не предпринимают ничего специального. 23,8% ответивших, находясь в транспорте и общественных местах, протирают руки антисептиком, не дотрагиваются до поверхностей и соблюдают дистанцию; 11,7% ездят на такси, а 55,8% пользуются своей машиной. 8,7% опрошенных никак не изменили своё поведение.
Доля жителей, соблюдающих самоизоляцию, — выше всего в городах:
- Москве — 69%;
- Ярославле — 60%;
- Санкт-Петербурге — 55%;
- Ростове-на-Дону — 52%;
- Омске — 51%.
|
Результаты онлайн-теста показывают, что наиболее благополучные из крупнейших российских городов — Казань, Омск, Пермь, Хабаровск и Киров. Там процент респондентов, имеющих симптомы, самый низкий, сказал Александр Ведяхин, первый заместитель Председателя Правления Сбербанка |
Онлайн-сервис, разработанный Сбербанком на основе вероятностной модели искусственного интеллекта и мировых медицинских данных, позволяет по симптомам и внешним факторам оценить риск заболевания коронавирусом и вероятность легкого протекания болезни. Опросники такого типа есть во многих странах мира, включая США и Евросоюз, но сервис Сбербанка сразу выдает результаты и персонализированные рекомендации по профилактике с учетом возраста и поведения пользователя. За две недели пользователи оставили более 11 тыс. отзывов на онлайн-тест, 96% из них — положительные. Полезность теста респонденты оценили по пятибалльной шкале на 4,3 балла, простоту — на 4,8 балла
Представление теста
13 апреля 2020 года Сбербанк сообщил Zdrav.Expert о предложении всем желающим бесплатно пройти тест Sber Covid-19symptom checker, позволяющий количественно оценить вероятность заболевания коронавирусом, а также вероятность легкого течения болезни.
Сбербанк создал бесплатный онлайн-тест на коронавирус
В основе алгоритма была использована статистика проявления симптомов из открытых данных ВОЗ, известных факторов риска, социально-демографических и физиологических параметров – для Covid-19, гриппа, других ОРВИ и аллергических заболеваний.
Тест разработан исключительно в информационных целях и не является средством постановки диагноза заболевания. Однако он помогает буквально за несколько секунд сделать вывод о необходимости обращения к врачу или пересмотре мер профилактики. Используемые математические модели дообучаются каждый день при появлении дополнительных данных.
|
Над разработкой теста 24 часа в сутки трудились лучшие специалисты Сбербанка по анализу больших данных и исследователи искусственного интеллекта. Они изучали наиболее авторитетные мировые исследования в этой сфере, собрали массив статистики, проверили закономерности и в итоге сделали сервис, который получился глубже всех известных нам аналогов. Тест позволяет не только определить вероятность того, что человек заболел COVID-19, но и формирует индекс COVID, по которому можно спрогнозировать легкость протекания заболевания, сказал Александр Ведяхин, первый заместитель Председателя Правления Сбербанка |
Быстрее всех
Сейчас ученые тестируют обе последовательности и разрабатывают прототип платформы биочипа. В случае успешных испытаний новая тест-система станет самой быстрой в России — идентифицировать коронавирус она сможет всего за десять минут. Высокая скорость анализа достигается благодаря применению технологий микроэлектроники, которые позволяют минимизировать все ручные операции (подготовка препарата, смешивания реагентов), а сам процесс нахождения вируса с помощью чипа быстр и автоматизирован. Кроме того, такие системы мобильны и не требуют специальных помещений.
— Эксперименты с использованием подобных пептидных биочипов нам неизвестны, — отметила в разговоре с «Известиями» Татьяна Зимина. — Наша методика такова. Поскольку вирус находится в эпителии, для анализа необходима мокрота или мазок из горла или носа. На чипе из стекла или полимера размером с предметное стеклышко имеется входной резервуар с раствором, куда помещается проба для анализа. Чип вставляется в считывающее устройство, где раствор проходит мимо площадок с пептидами.
наука
Фото: Depositphotos
Если в пробе есть вирусы, они «прицепятся» к пептидам. А с помощью оптического устройства можно будет сразу увидеть их яркое свечение. Регистрация присоединившихся белков на таком биочипе проводится с использованием оптического метода, также разработанного в ЛЭТИ.
Ученые подчеркивают, что разработанные пептиды можно использовать и в противовирусной терапии. Если приблизить их к вирусу, они «захватят» его шипы и инактивируют патоген. В результате он не присоединится к клеткам эпителия. Такие молекулы можно включить в состав средств для наружного применения. Они могут быть использованы в виде аэрозоля, порошка или мази для носа как в лечебной, так и в профилактических целях.
Подыши в микрофон
Сухой кашель — один из основных симптомов COVID-19. Хотя он характерен и для других болезней: ОРВИ, гриппа, бронхита, пневмонии. Однако у «ковидного» кашля есть свои особенности. Нейросеть, которая в реальном времени определяет, вызван кашель COVID-19 или другими проблемами, разработала компания «Медитэкс» (участник Национальной технологической инициативы). Проект назвали Acoustery.
— Записанный звук можно представить в виде картинки — графика колебания частот во времени, — рассказал руководитель проекта, научный сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева РАН Дмитрий Михайлов. — Эту запись называют спектрограммой. Даже невооруженным взглядом можно увидеть на ней характерный для COVID-19 рисунок. Это удобно для врачей, которым не хочется лишний раз контактировать с потенциально заразным пациентом. Все-таки по телефону звуки искажаются, а картинку можно изучать в любом виде. Однако даже глаз опытного врача со временем устает, «замыливается». К тому же больной не всегда может оперативно обратиться за врачебной помощью, поэтому было решено создать нейросеть, которая сможет сама идентифицировать заболевание, а врач уже подтвердит или скорректирует результат.
Звучит ковидно
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Дмитрий Коротаев
«Проверку» кашля проводят с помощью терминала, внешне напоминающего обычный смартфон. Компания также выпустила мобильное приложение. Оно работает так: человек кашляет в микрофон телефона и программа выдает свое заключение, болен ли он COVID-19. Причем при записи звука микрофон не отфильтровывает лишние шумы, что позволяет программе работать правильно.
Сейчас компания ожидает заключения Росздравнадзора. Технология новая, и ведомству потребуется время, чтобы понять, как ее сертифицировать. На запрос «Известий», как скоро будет готово заключение, в Росздравнадзоре оперативно не ответили.
После регистрации систему определения COVID-19 по кашлю можно будет использовать в общественном транспорте, в государственных учреждениях, отметили в пресс-службе Национальной технологической инициативы. Пока программу тестируют только в клиниках. Хотя работу нейросети проверяли также и в российских аэропортах.
«Ковидная» картина
До пандемии COVID-19 пульмонологи практически не работали со спектрограммами. Однако болезнь внесла свои коррективы в работу врачей, и они стали переходить на новую методику анализа.
— У кашля больных COVID-19 действительно есть свои особенности, — пояснила доцент кафедры детских инфекций Самарского государственного медицинского университета Наталия Бочкарева. — Он надсадный, сухой, с короткими толчками. У таких больных есть и особенности дыхания — тяжелый вдох, например. Всё вместе дает довольно специфическую картину, в частности, на спектрограмме.
Исследователи собрали записи кашля 2 тыс. больных COVID-19 и 5 тыс. людей с другими патологиями из клиник России, Белоруссии и Казахстана, в том числе и из Пироговского центра
Нейросети «показывали» записи «ковидного» и «нековидного» кашля, а также выделяли места в графиках, на которые стоит обращать внимание
Звучит ковидно
Фото: Global Look Press/Patrick Pleul
— Собирать «ковидный» кашель оказалось довольно трудно, — рассказал «Известиям» Дмитрий Михайлов. — Во многих клиниках, куда мы обращались, сообщали, что у них нет времени или возможностей присылать записи. Поэтому мы написали особый программный модуль, который позволил уменьшить количество записей для обучения нейросети. Кроме того, нам пришлось разработать программу, которая генерировала «ковидный» кашель для первого этапа обучения нейросети. Потом набралось достаточное количество реальных записей, и конечный результат алгоритма ориентирован именно на них.
Без ограничений, но в маске
Недавно главный пульмонолог Минздрава РФ Сергей Авдеев заявил, что многие неправильно понимают суть ослабления ограничений, введенных из-за пандемии коронавируса в стране. В разговоре с журналистами он отметил, что на сегодняшний день можно наблюдать явное снижение новых случаев заболевания коронавирусом: «Это, конечно, большой шаг в сторону уменьшения размеров пандемии. В масштабах страны пока ничего существенного не происходит: можно говорить, что сегодня мы имеем определенные успехи в борьбе с коронавирусной инфекцией, и этим обусловлено снятие ограничений», — рассказал он в интервью ТАСС.
Однако, по словам врача, увеличение числа контактов между людьми после снятия ряда ограничительных мер может привести к новым случаям заражения.
— Здесь самое важное — те самые мероприятия, о которых так много говорят врачи, Роспотребнадзор, СМИ. Мы должны соблюдать социальную дистанцию, носить маски, а в помещениях и перчатки
Всё это позволит снизить риски негативного сценария, — сказал Авдеев.
наука
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Татьяна Полевая
Ранее представители ВОЗ заявили о выходе России на плато по коронавирусу. Отечественные специалисты говорят, что это закономерно и число инфицированных будет уменьшаться.
— Теория эпидемиологии учит, что после пика заболеваемости должна быть достигнута стадия плато, а затем количество вновь заболевших постепенно начнет снижаться, — рассказала «Известиям» старший научный сотрудник Института Х-Вio ТюмГУ Мария Орлова.
По состоянию на 14 июня в России подтверждено 528 964 случаев коронавируса, 280 050 человек выздоровели, 6948 умерли от новой инфекции. Общее число заразившихся коронавирусом в мире к утру 14 июня превысило 7,76 млн человек. Пандемия охватила 188 стран. Об этом свидетельствуют данные проекта Университета Джонса Хопкинса, опубликованные на .
