Физики из Канады выяснили, что следы коронавируса нового типа и других патогенов можно обнаружить в слюне или других биожидкостях с помощью рамановского спектроскопа и нейросетей. Описание исследования ученые опубликовали на medRxiv.

"Наша платформа позволяет проводить анализ капель слюны за несколько секунд и при этом не требует расходных материалов. Эксперименты показали, что рамановские спектроскопы и системы машинного обучения можно использовать для того, чтобы находить следы SARS-CoV-2 в образцах слюны пациента", – пишут исследователи.

Рамановские спектроскопы позволяют достаточно точно измерить количество молекул разной массы в образце, а также узнать их примерную форму. Для этого достаточно облучить лазером изучаемый материал и проследить за тем, как изменятся свойства частиц света после того, как они отразятся от молекул внутри образца.

Благодаря анализу спектра этого отраженного излучения ученые достаточно быстро и точно отслеживают, как меняется состав образцов крови или других биологических жидкостей, а также изучать материалы, не притрагиваясь к ним и не разрушая их. По этой причине рамановскую спектроскопию активно используют в криминалистике и при оценке подлинности произведений искусства.

Физики под руководством доцента Политехнической школы Монреаля Фредерика Леблона заинтересовалась, можно ли приспособить рамановские спектроскопы для обнаружения частиц SARS-CoV-2 в образцах слюны и прочих биологических жидкостях пациентов.

Проблема заключается в том, что у белков коронавируса слишком большие размеры и сложная структура для того, чтобы следы их присутствия можно было однозначно выделить в данных, полученных при помощи рамановского спектроскопа. Ученые предположили, что эту задачу можно решить при помощи нейросетей.

Руководствуясь подобными соображениями, Леблон и его коллеги подготовили несколько сотен образцов слюны здоровых людей и носителей COVID-19, обратившихся за помощью в клинику Политехнической школы Монреаля, и изучили их при помощи спектроскопа и стандартной системы ПЦР-тестирования. Они использовали эти данные для обучения созданной ими системы искусственного интеллекта.

Она помогла ученым выделить те ключевые изменения в химическом составе слюны, которые возникают при появлении в ней частиц SARS-CoV-2 у больных всех полов и возрастов. Как показали последующие проверки, подобный подход позволяет идентифицировать следы коронавируса в слюне с 75-84-процентной вероятностью в зависимости от пола пациента.

Исследователи признают, что пока этот показатель несколько ниже, чем точность работы систем ПЦР-тестирования. С другой стороны, в данном случае результат можно получить за несколько секунд, а проведение спектроскопических замеров не требует использования дополнительных реагентов и прочих расходных материалов.

Следующие версии этой системы, как надеются Леблон и его коллеги, будут работать точнее, поскольку будут учитывать побочные факторы, влияющих на состав слюны. Это позволит применять их не только для поиска следов коронавируса, но и возбудителей других болезней, чье развитие приводит к заметным переменам в составе разных биожидкостей.

https://nauka.tass.ru/nauka/12501481