Химики разрабатывают экспресс-метод обнаружения супербактерий

Ученые Томского политехнического университета и Сибирского государственного медицинского университета вместе с коллегами из Чехии применили сиамскую нейронную сеть для пикомолярной идентификации фрагмента гена устойчивости к бета-лактамным антибиотикам.

Это позволит создать экспресс-метод обнаружения антибиотико-резистентных бактерий. Результаты исследования опубликованы в журнале Analytica Chimica Acta.

По данным Всемирной организации здравоохранения, бактериальные инфекции — одна из главных причин смертности в мире. Глобальную ежегодную смертность от самых распространенных лекарственно-устойчивых штаммов инфекций оценивают минимум в 700 000 человек. Активное распространение устойчивых к антибиотикам бактериальных штаммов подталкивают ученых к интенсивному поиску новых методов быстрого и надежного определения маркеров чувствительности к антибиотикам. 

В ходе исследования был предложен расширенный диагностический подход для выявления резистентности бактерий к антибиотикам. Сенсор основан на методе поверхностно-усиленной Рамановской спектроскопии (SERS), где в качестве субстрата выступала золотая периодическая подложка с привитой одноцепочечной ДНК. Данный SERS-субстрат сочетался со специально разработанной системой принятия решений. Система представляет собой сиамскую нейронную сеть с надежной статистикой и теоремой Байеса. Она позволяет получать обратную связь в спектральном анализе, например, запросы на дополнительный сбор данных. Подход был применен для выявления специфической олигонуклеотидной последовательности ДНК, кодирующей устойчивость к β-лактамным антибиотикам. SERS-анализ образцов позволил выявить присутствие специфической последовательности ДНК в пикомолярной концентрации.

Для создания сенсора в ТПУ был разработан и оптимизирован метод ковалентной прививки последовательности ДНК с помощью методов поверхностной химии. Он позволяет с высокой степенью прочности прививать различные биомолекулы для их последующего взаимодействия с аналитами.

С его помощью мы сначала обучали нейронную сеть на большом массиве данных — около 6000 спектров, собранных со смесей целевых и нецелевых ДНК.

После обучения комбинация нейронной сети и SERS-сенсора способа выдавать 4 варианта ответа: резистивный ген присутствует, отсутствует, образец не представляет собой структуры ДНК или необходимы дополнительные данные, чтобы дать ответ с заданной точностью»,

— рассказывает научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Ольга Гусельникова.

«В рамках данного исследования нами было осуществлено детектирование целевых и нецелевых, отличающихся всего на один нуклеотид, последовательностей ДНК, которые наши коллеги использовали в качестве модельных для проведения SERS-анализа. Предлагаемый подход позволяет выявлять целевые последовательности ДНК в очень низкой концентрации (3 × 10–12 М) с высокой достоверностью ≥99%. Это позволит быстро и надежно обнаруживать антибиотико-резистентные бактерии», — комментирует заведующий центром биологических исследований и биоинженерии центральной научно-исследовательской лаборатории СибГМУ Александра Першина.

Полученные результаты позволят осуществлять обнаружение резистивных бактерий с высокой степенью чувствительности за очень короткие сроки, не сравнимые со стандартными методами. Кроме того, данные сенсорные системы являются совместимыми с портативными спектрометрами, работа на которых требует минимальной подготовки сотрудников и отличается дешевизной и простотой.

08.06.2022





Здоровье

Лучевая терапия может вызвать еще одну опухоль. Как этого избежатьЛучевая терапия может вызвать еще одну опухоль. К...

Для лечения раковой опухоли врач может назначи...

Волчанке готовятся выписать волчий билетВолчанке готовятся выписать волчий билет

Наверняка всем читателям известно, что им...

Спасибо, теперь все склеилосьСпасибо, теперь все склеилось

Ученые обнаружили, что с помощью уль...

Одному нравится арбуз, а слепому — свиной хрящикОдному нравится арбуз, а слепому — свиной хрящик

Ученые разработали из коллагена, взятого ...

Ученые разработали искусственный интеллект, способный диагностировать бессудорожную эпилепсию по результатам ЭЭГУченые разработали искусственный интеллект, спосо...

Группа исследователей, в которую вошли уч...

Гипервитаминоз D — проблема серьезная, осторожнее с добавками!Гипервитаминоз D — проблема серьезная, осторожнее...

Передозировка витамина D в пищевых добавк...

Как проходит последний этап жизни пациентов с ракомКак проходит последний этап жизни пациентов с рак...

С момента постановки диагноза вас подверг...

Химики разрабатывают экспресс-метод обнаружения супербактерийХимики разрабатывают экспресс-метод обнаружения с...

Ученые Томского политехнического университета ...

В Москве будут производить инновационные препараты для косметологииВ Москве будут производить инновационные препарат...

Предприятие по производству инновационной...

Россия и Узбекистан наращивают сотрудничество в сфере фармацевтической и медицинской промышленностиРоссия и Узбекистан наращивают сотрудничество в с...

На площадке международной промышленной выставк...

«Консорциум» Медицинская техника» и Сеченовский Университет подписали соглашение о сотрудничестве«Консорциум» Медицинская техника» и Сеченовский У...

Документ о стратегическом партнерстве был...

Отечественные разработки могут стать основой развития медицинских полимеровОтечественные разработки могут стать основой разв...

Результаты работы ученых Кабардино-Балкарского...

Российские ученые намерены обмануть старостьРоссийские ученые намерены обмануть старость

Психологи Санкт-Петербургского государственног...

В Москве начали выпускать лекарства от онкологических заболеваний и ВИЧВ Москве начали выпускать лекарства от онкологиче...

В особой экономической зоне Технополис Москва ...

Российские диагностические системы на страже здравоохраненияРоссийские диагностические системы на страже здра...

Коллективная экспозиция Минпромторга России, п...

На реакторе ТПУ будут облучать радий для импортозамещающего радиофармпрепаратаНа реакторе ТПУ будут облучать радий для импортоз...

Томский политехнический университет присоедини...

Растительное вещество поможет избавиться от аллергии и сенной лихорадкиРастительное вещество поможет избавиться от аллер...

Ученые впервые выяснили на клеточном уров...

Старческая деменция встречается намного чаще, чем считалосьСтарческая деменция встречается намного чаще, чем...

Как вы полагаете, насколько сегодня распр...

Лазер может стать основой протонной терапииЛазер может стать основой протонной терапии

Расчеты ученых Московского Политеха помогли оп...

Операцию по пересадке роговицы начали выполнять в РДКБОперацию по пересадке роговицы начали выполнять в...

Хирургические операции по замене поврежде...

Оксид цинка помог усовершенствовать регенерирующие повязки для лечения гнойных ранОксид цинка помог усовершенствовать регенерирующи...

Специалисты Научно-образовательного центра Б.П...

Врачи рекомендуют пожилым чаще заниматься сексомВрачи рекомендуют пожилым чаще заниматься сексом

Бытует мнение, что пожилой возраст и ...

Новые гибридные покрытия для коронарных стентов снизят риск рестенозаНовые гибридные покрытия для коронарных стентов с...

Ученые Томского политехнического университета ...

Ученые предложили лечить переломы инъекциями микроботовУченые предложили лечить переломы инъекциями микр...

Ученые из университета Ланчепинга в ...

Опасных бактерий изводят плазмойОпасных бактерий изводят плазмой

Растущая озабоченность по поводу устойчив...

«Русатом Хэлскеа» получило регистрационное удостоверение на гамма-терапевтический комплекс «Брахиум»«Русатом Хэлскеа» получило регистрационное удосто...

24 декабря Научно-исследовательский институт т...

«Это же бубль гум!» Американские ученые предлагают больше жевать, чтобы не заражаться ковидом«Это же бубль гум!» Американские ученые предлагаю...

Жевательная резинка с добавлением растите...

Поиск на сайте

Магазин

  
Silicon Power Slim S55 120GB (SP120GBSS3S55S25) SSD-накопитель4290.00 руб.

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на
Ученые разгадали тайну снежинкиУченые разгадали тайну снежинки

Новости компаний, релизы

Сделать УЗИ и узнать, что действительно грозитСделать УЗИ и узнать, что действительно грозит
Международные Фиджитал Игры возвращаются в Казань уже в ноябреМеждународные Фиджитал Игры возвращаются в Казань уже
Как выбрать и сохранить саженцы в коробкахКак выбрать и сохранить саженцы в коробках
В Москве стартовал Пятый профессорский форум «Наука и образование в условиях глобальных вызовов»В Москве стартовал Пятый профессорский форум «Наука и
Что нужно знать при восстановлении зубного ряда. Полная и частичная потеря зубовЧто нужно знать при восстановлении зубного ряда. Полна