Разработка Университета ИТМО в области медицины прошла отборочный тур в конкурсе Евросоюза

27 мая 2018
Международный проект Future and Emerging Technologies (FET) Flagships инициирован около 10 лет назад Еврокомиссией для поиска и отбора самых перспективных инновационных решений в медицине. Кандидаты на конкурс привлекаются со всего мира, их разработки должны быть ориентированы на укрепление и развитие международного сотрудничества. Победители конкурса получают догосрочное финансирование и поддержку ЕС.

До середины мая проводился масштабных отбор заявок. В число номинантов единственными из России попали разработчики из Университета ИТМО. В ближайшие три месяца кандидатам необходимо собрать документацию о работе своих проектов и предоставить её во второй половине сентября. В течение лета все консорциумы, чьи заявки получили одобрение, должны подготовить пакет документов о работе своего проекта и предоставить его на рассмотрение экспертной комиссии до 18 сентября. После этого будут определены победители, проекты которых присоединятся к FET Flagships.

Один из них, на участие в котором претендуют кандидаты из ИТМО, DigitalTwins - проект по созданию цифровых двойников для каждого жителя Евросоюза. Инициативу возглавляют три ученых: профессор Ханс Лехрах из крупнейшего медицинского комплекса Шарите в Берлине (Prof. Hans Lehrach, Charité – Universitätsmedizin Berlin), доктор Нора Бенхабилес из Комиссариата по атомной и альтернативным видам энергии во Франции (Dr. Nora Benhabiles, CEA – French Alternative Energies and Atomic Energy Commission) и доктор Рольф Цеттль из Берлинского института здоровья (Dr. Rolf Zettl, Berlin Institute of Health). Проект позволит ускорить исследования в сфере биомедицины, а также улучшить качество оказываемых медицинских услуг на всех уровнях.

Современная медицина озабочена фундаментальной проблемой. Поскольку организм каждого человека уникален, то лечение и медикаменты должны соответствовать его биологическим особенностям. Диагностика болезней производится из имеющегося врачебного опыта: грубо говоря, лечение происходит методом проб и ошибок, что может приводить к фатальным последствиям. К тому же, такая концепция является и дорогостоящей из-за побочных реакций на лекарственные препараты и неэффективной медикаментозной терапии. 

DigiTwins призван индивидуализировать лечение каждого пациента. Это также позволит прогнозировать заболевания на предварительном этапе и рекомендовать соответственные меры по их предоствращению. Результатом реализации проекта должна стать система поддержки принятия решений для терапии, а также для исследований новых препаратов.

Предполагается, что в раннем детстве у каждого человека будет создан цифровой двойник, содержащий информацию о биологических данных, генетике, образе жизни прототипа. Во время каждого заболевания предусмотрен обязательный поход ко врачу, который вносит данные о симптомах в базу цифрового двойника и назначает ему лечение до того, как опробировать его на пациенте. Таким образом, врач тестирует и подбирает оптимальную программу терапии и только после предлагает её человеку. Каждый последующий раз нейросеть, ответственная за существование цифрового двойника, записывает данные о болезни живого человека и модифицирует цифрового двойника в соответствии с ними. Технология разовьет способность к самообучению и сможет прогнозировать состояние здоровья на цифровом двойнике, чтобы предупреждать риски, связанные со здоровьем у живого человка.

Ученые, благодаря данной разработке, смогут рассчитывать на безопасность клинические исследования и уменшить сроки по разработке новых лекарств - иными словами станут возможны «виртуальные клинические испытания».

Работы проекта DigiTwins основываются на нанотехнологиях, что которые способны изменить метод доставки лекарств в организм к конкретным очагам заболевания. Применение инноваций в робототехнике для медицины разовьет способы пересадки органов и замены их имплантами.

DigitalTwins станет глобальным проектом для развития международных отношений, в который будут привлкаться студенты и аспиранты из учебных заведений со всего мира. Инфраструктура отрасли изменится, благодаря использованию IT-технологий, потребуется внедрение разработок по защите данных, их анализу, применению полученных результатов в смежных отраслях. Перспектива создания предсказательных моделей развития здоровья пациентов потребует развитие производства техники, интегрированной с устройствами Интернета вещей.

Лаборатория «Гибридные наноструктуры для биомедицины» Университета ИТМО оказалась единственным участником международного консорциума DigiTwins из России. Группа занимается разработкой гибридных наноструктур для тераностики различных заболеваний, в том числе онкологических. Эта разработка позволяет сочетать в одном препарате диагностические и терапевтические свойства. Технология предусматривает точную доставку препарата к заданному органу или пораженной ткани, что обеспечит снижение общего токсикоза организма при лечении и соответственно уменьшит расход лекарства (т.к. будет применяться более точечно).

«При создании гибридных наноструктур для биомедицинских приложений очень важны междисциплинарные исследования. Потому что физик может сформировать наноструктуры, доставить их в клетки, но понять, как клетка реагирует на препарат, – это уже задача биолога. Точно так же биолог не сможет понять, почему наноструктуры в тех или иных условиях ведут себя так, а не иначе. Именно поэтому гибридные наноструктуры так медленно входят в медицинскую практику: мы сталкиваемся с ситуацией, когда сложные с физико-химической точки зрения наноструктуры внедряются в еще более сложные живые системы», – прокомментировала руководитель лаборатории «Гибридные наноструктуры для биомедицины» Анна Орлова.

Лаборатория в рамках проекта DigiTwins нацелена на работу по созданию новых медицинских препаратов. Например, в настоящее время ученые лаборатории опробируют метод целевого уничтожения раковых клеток в организме с помощью светочувствительных веществ, накапливающихся в опухолях. Вещества освещают лучами определенной длинной волн, что позволяет безвредно проникать сквозь живые ткани. Процесс излучения запускает фотохимическую реакцию, в результате которой образуется синглетный кислород, который разрушает раковую клетку.

Образовательное направление DigiTwins привлекает университеты из разных стран, предоставляя возможность студентам и аспирантам заниматься исследованиями по задачам проекта, а также стажироваться в других вузах-участниках проекта.

Этим летом Университет ИТМО начнет набор на образовательную программу «Физика наноструктур»: в ходе курса можно будет принять участие в лаборатории «Гибридные наноструктуры для биомедицинских приложений» и заниматься междисциплинарными исследованиями на стыке физики и биологии по темам работы одноименной лаборатории.