Ученые создали программу, которая находит скрытые признаки рака и деменции

Ученые из Университета Осло в Норвегии разработали программный комплекс MSI-VISUAL, который кардинально улучшает визуализацию молекулярных данных. Новая технология преобразует сложную информацию, полученную методом масс-спектрометрии, в точные интерактивные карты, позволяющие находить скрытые признаки болезней Альцгеймера и рака. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Масс-спектрометрия — это высокоточный метод, позволяющий определять химический состав тканей на молекулярном уровне, создавая пространственные карты распределения липидов и белков. Однако данные получаются настолько объемными, что популярные алгоритмы визуализации часто теряют критически важные детали, стирая границы между здоровыми и пораженными клетками. Созданный инструмент решает эту проблему с помощью новых алгоритмов (SALO и TOP3), которые сохраняют глобальную структуру ткани. Программа работает как виртуальная краска: она подсвечивает микроскопические аномалии прямо на экране, не требуя дополнительных химических красителей.

Испытания на образцах мозга мышей показали, что новая система успешно выявляет отдельные амилоидные бляшки — скопления токсичных белков, характерных для деменции, — которые стандартные методы просто не замечали. При анализе биопсии человеческой почки программа четко разделила различные типы канальцев и воспалительные клетки. Важным преимуществом стала скорость работы: алгоритмы MSI-VISUAL обрабатывают огромные массивы данных размером более 50 ГБ, тратя в сотни раз меньше времени и памяти, чем популярные аналоги вроде UMAP.

Врачи могут выделить подозрительный участок на экране и мгновенно получить список конкретных молекул, вызывающих патологию. Такой подход избавляет от необходимости совмещать результаты масс-спектрометрии с магнитно-резонансной томографией и другими традиционными анализами, экономя время при постановке диагноза.

В современной медицине масс-спектрометрия незаменима для поиска уникальных молекулярных «отпечатков» болезней — так называемого отношения массы к заряду (m/z), которое работает как химический паспорт вещества. Тем не менее ученые долгое время не могли объединить высокую детализацию тканей и скорость обработки всех данных, что тормозило изучение границ опухолей и нейродегенеративных процессов. Открытый исходный код MSI-VISUAL дает лабораториям по всему миру бесплатный доступ к технологии. В перспективе она ускорит разработку персонализированных методов лечения, нацеленных на конкретные метаболические нарушения.