Ученые НГУ создают эндоскопическую систему нового типа для диагностики и разрушения раковых клеток
На реализацию данного проекта им выделен мегагрант Российского научного фонда. Данная разработка станет стандартом в области диагностики и лечения заболеваний ЖКТ, в том числе онкологических, на ранних стадиях.
Новосибирск, 16 июля 2025 года: Подведены итоги конкурса мегагрантов Российского научного фонда для проведения фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований под руководством зарубежных ведущих ученых. На получение поддержки РНФ претендовали 230 проектов 127 научных организаций из 35 субъектов Российской Федерации. Проекты, заявленные на конкурс, выполняются под руководством ведущих ученых с гражданством 40 стран, в том числе Китая, Индии, Ирана, Беларуси, Казахстана, США, Италии, Франции. По результатам экспертизы победителями стали 14 проектов. На протяжении 5 лет они будут ежегодно получать от 20 до 50 миллионов рублей. В случае необходимости предусмотрено продление грантовой поддержки еще на три года.
В числе победителей — проект ученых Лаборатории нелинейной оптики волноводных систем Новосибирского государственного университета «Эффект керровской самочистки многомодовых пучков в специальных волоконных световодах и его применение для биомедицины». Данная лаборатория была создана в мае 2017 года в результате победы проекта «Пространственно-временная нелинейная оптика многомодовых и многоядерных волоконных систем» в пятом конкурсе Минобрнауки России на получение грантов Правительства РФ для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых. Ее руководителем является признанный мировой специалист в теории поверхностных волн, а также специалист по нелинейным эффектам в волоконно-оптических системах связи Стефан Вабниц. Его исследовательская деятельность на протяжении более чем 30 лет проходила в ведущих академических и промышленных учреждениях в Европе и в США.
— Наш проект направлен на создание инновационного эндоскопического устройства, объединяющего технологии «оптической биопсии» и терапии низкотемпературной плазмой. Его цель — разработка единой системы, обеспечивающей возможности как диагностики, так и лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта ЖКТ, — в том числе онкологических, — в режиме реального времени, что устранит необходимость в длительной гистопатологии и повысит точность обследований. Данное устройство будет сочетать в себе сразу две функции — диагностику (с применением машинного обучения) и терапию (лазер/плазма), минимизирующую повреждение здоровых тканей, — рассказал старший научный сотрудник лаборатории Денис Харенко.
В текущих медицинских практиках для точной диагностики рака применяется ex vivo гистопатология, в ходе которой проводятся лабораторные исследования живой ткани, перенесенной из организма в искусственную внешнюю среду. Она предполагает забор тканей у пациента, что приводит к задержкам начала терапии и требует сложных лабораторных процедур и практически не позволяет наблюдать течение болезни в динамике. Ученые НГУ предлагает решить эту проблему за счет внедрения in-vivo диагностики, позволяющей исследовать организм без забора материала с помощью оптических эндоскопических методов. Важно, что данный метод диагностики будет сопряжен с возможностью терапевтического воздействия, что позволит не только значительно увеличить исследуемую площадь и объем получаемых данных, но и проводить точную идентификацию пораженного участка при повторном обследовании, минимизируя временные и экономические издержки, а также риски ошибок, связанных с анализом образцов вне организма.
— Создаваемая нами эндоскопическая система нового типа, помимо диагностики, будет способна с помощью лазерного излучения с контролем температуры и низкотемпературной плазмы точно воздействовать на опухолевые клетки, без чрезмерного нагрева вызывая их апоптоз — процесс программируемой клеточной смерти, при котором клетка самоуничтожается, распадаясь на отдельные фрагменты, которые затем поглощаются другими клетками, не вызывая негативных последствий. Это приводит к минимальным повреждениям здоровых тканей. Данная особенность позволит сократить побочные эффекты, избежать фиброза и повреждения сосудов, что крайне важно для улучшения качества жизни пациентов. Проект представляет собой значительный шаг вперед в области «оптической биопсии» и эндоскопической терапии, — пояснил Денис Харенко.
Одной из основных научных задач ученых станет оптимизация процесса диагностики и лечения рака с использованием многомодового оптического волокна, в котором реализуется эффект керровской самочистки, обеспечивающий высокое разрешение (до 0,66 мкм) и устойчивость к механическим воздействиям при распространении лазерного излучения. Интеграция многофотонной флуоресценции и комбинационного рассеяния ещё больше расширит диагностические возможности устройства, позволяя проводить спектроскопические исследования тканей и обнаруживать биомаркеры, характерные для разных стадий заболевания с микроскопической точностью. По замыслу участников проекта, данная технология сделает устройство универсальным инструментом как для диагностики, так и для последующего лечения.
Проект включает несколько этапов. Сначала ученым предстоит выполнить проектирование и тестирование многомодовых волокон и лазеров с высокой частотой повторения для эндоскопической системы. Следующим шагом станет проверка устройства на биологических образцах, включая созданные в лабораторных условиях органоиды и ткани, пораженные раком.
— Мы уверены, что наша экспериментальная установка с возможностью точного контроля низкотемпературной плазмы позволит проводить локализованное воздействие на пораженные участки органов и тканей, что создаст основу для применения технологии в клинической практике. Мы намерены создать гибкую и высокоэффективную систему визуализации и терапии, которая впоследствии закрепится как стандарт в области диагностики и лечения заболеваний ЖКТ, в том числе онкологических на ранних стадиях, — сказал Денис Харенко.