Премия Рунета-2020
Нижний Новгород
Общество20 сентября 2021 17:45

Нижегородские ученые разработали программу, способную прогнозировать риск развития тяжелого COVID-19

Каждый человек с диагнозом «коронавирус» может проверить, как у него будет проходить течение болезни
Данная разработка способна уменьшить нагрузку на медицинские учреждения.

Данная разработка способна уменьшить нагрузку на медицинские учреждения.

Фото: Кристина БЕРБАСОВА

Значительные силы в России и других странах брошены на изучение особенностей коронавирусной инфекции, её последствий и осложнений, а также способов восстановления. Активную работу в этом направлении проводят и нижегородские учёные. Сотрудники ННГУ им. Лобачевского разработали калькулятор тяжести течения COVID-19, о котором они подробнее рассказали «Комсомольской правде» в Нижнем Новгороде».

- Созданной нами моделью смогут легко воспользоваться в любой из больниц, врачу лишь понадобится загрузить данные в онлайн-калькулятор, чтобы узнать, по какому прогнозу будет развиваться заболевание, - объясняет директор Института биологии и биомедицины ННГУ им. Лобачевского, доктор биологических наук Мария Ведунова. - Это важно для тех людей, которые заболели и которые, скорее всего, легко и просто, как насморк, коронавирус не перенесут.

Благодаря этой технологии ученые смогли получить самые важные маркеры воспалений иммунного ответа.

Благодаря этой технологии ученые смогли получить самые важные маркеры воспалений иммунного ответа.

Фото: Кристина БЕРБАСОВА

Как велось исследование

Потенциально эта разработка способна уменьшить нагрузку на медицинские учреждения и снизить уровень смертности, так как поможет выделить людей, имеющих крайне неблагоприятный прогноз, для того, чтобы уделить им максимум внимания и направить основные ресурсы на их терапию.

Проект изначально был инициирован сотрудниками Бельгийского университета и реализован ННГУ им. Лобачевского в содружестве с Приволжским исследовательским медицинским университетом. Учёные исследовали группу мужчин и женщин в возрасте 18-85 лет, все они были госпитализированы с подтверждённым диагнозом COVID-19. Работа проводилась исключительно с пациентами, у которых наблюдалось среднее или тяжелое течение болезни.

Воспользоваться калькулятором тяжести течения COVID-19 может любой человек.

Воспользоваться калькулятором тяжести течения COVID-19 может любой человек.

Фото: Кристина БЕРБАСОВА

- Мы постарались сделать скрининг иммунной системы человека, который уже заболел коронавирусной инфекцией, причем достаточно тяжело, потому что он попал в стационар, - рассказала Мария Ведунова. – Затем мы определили много разных биохимических показателей, которые оценивают, в каком состоянии находится сам организм.

Исследование проводилось над большим количеством сигнальных иммунных молекул, с помощью которых иммунная система себя регулирует и активирует тот или иной процесс или притормаживает другой. В ходе работ были отобраны те молекулы, которые по каким-то причинам недостаточно хорошо работают, что может расцениваться как неблагоприятный фактор.

Всего для изучения было отобрано 60 различных критериев состояния здоровья.

Всего для изучения было отобрано 60 различных критериев состояния здоровья.

Фото: Кристина БЕРБАСОВА

Восемь основных показателей

Всего для изучения было отобрано 60 различных критериев состояния здоровья, из которых путём опытов были отобраны наиболее значимые показатели. Оказалось, что действительно важны 8 биомаркеров, характерных для реакции организма на инфекцию. Эти критерии очень разные: одни относятся к состоянию иммунной системы и уровню воспаления, а другие к общефизиологическим параметрам.

Учёные исследовали группу мужчин и женщин в возрасте 18-85 лет.

Учёные исследовали группу мужчин и женщин в возрасте 18-85 лет.

Фото: Кристина БЕРБАСОВА

- Эти восемь показателей включают в себя свертываемость крови, детоксицирующую функции почек, концентрацию глюкозы в крови, С-реактивный белок и интерлейкин-6, - уточняет доктор биологических наук Мария Ведунова. – Таким образом, выходит некая комплексная оценка с привлечением не только иммунологических показателей, но и показателей, ответственных за работу всего организма.

Выбрали модель и создали формулу

Определив показатели иммунной системы, то есть то, как она прореагировала на тяжелую инфекцию, учёные решили объединить имеющие данные в единую прогностическую модель.

- Нам было достаточно взять простую математическую модель, которая с высокой долей вероятности – 85% - может говорить о том, какое будет течение болезни, - уточнила Мария Ведунова.

Работа с калькулятором проста.

Работа с калькулятором проста.

Фото: Кристина БЕРБАСОВА

Сотрудниками лаборатории системной медицины здорового старения был проведен огромный спектр анализов. Например, классический стандартный анализ крови и ее биохимических анализ.

Благодаря этой технологии ученые смогли получить самые важные маркеры воспалений иммунного ответа, часть из которых легла в основу той самой модели, на основе которой сейчас создан калькулятор тяжести течения COVID-19.

- И, конечно, мы использовали мультиплексный анализ цитокинов. Этой технологией мы очень гордимся, она позволяет получать огромный спектр данных для обработки и построения различных моделей, - поясняет аспирант 3 года обучения Института биологии и биомедицины Елена Кондакова. - Это такой анализ, который позволяет в одном образце определить сразу около 50 цитокинов. Цитокины – это и есть те самые сигнальные молекулы, которые говорят нам о том, как у пациента происходит иммунный ответ, есть ли воспаление и так далее.

Работа проводилась исключительно с пациентами, у которых наблюдалось среднее или тяжелое течение болезни.

Работа проводилась исключительно с пациентами, у которых наблюдалось среднее или тяжелое течение болезни.

Фото: Кристина БЕРБАСОВА

- Наша работа заключалась в том, чтобы обработать большое количество медицинских показателей, а также построить модель, которая как раз будет определять вероятность течения коронавируса, - рассказывает младший научный сотрудник кафедры прикладной математики Института информационных технологий математики и механики Ольга Вершинина.

Онлайн-калькулятор поможет узнать, по какому прогнозу будет развиваться заболевание.

Онлайн-калькулятор поможет узнать, по какому прогнозу будет развиваться заболевание.

Фото: Кристина БЕРБАСОВА

По ее словам, изначально было испробовано три различные математические модели, чтобы посмотреть, какие будут результаты. Все модели показали хорошую точность в районе 85% и позволили сузить список биомаркеров до 8, так как они были единственными одинаковыми во всех трёх моделях.

- Затем мы выбрали одну модель - наиболее интерпретируемую, которую легко представить в виде формулы и для нее создали калькулятор, - поделилась Ольга Вершинина.

Как это работает

Воспользоваться калькулятором тяжести течения COVID-19 может любой человек из любой точки мира, так как программа написана на двух языках. Онлайн-калькулятор можно найти на сайте ННГУ им. Лобачевского, там же можно скачать приложение для смартфона (пока оно доступно только для платформы Android). Для этого у вас должен быть подтвержденный положительный ПЦР-тест и необходимые результаты анализов крови.

Работа с калькулятором проста: нужно ввести данные результатов анализов в специальные окошечки и нажать кнопку «предсказать тяжесть течения COVID-19», и он мгновенно отразится на экране компьютера или смартфона. Проведенное научное исследование показало, что точность определения тяжести данным алгоритмом составляет 83% на проанализированной выборке.

Ректор ННГУ Загайнова Елена отметила, что сейчас важен набор статистики.

Ректор ННГУ Загайнова Елена отметила, что сейчас важен набор статистики.

Фото: Кристина БЕРБАСОВА

- Сейчас нужен набор статистики, но вообще немного по времени с этим проектом мы задержались. Мы, конечно, мечтали дать результаты исследования ещё весной, чтобы к следующей волне, которая у нас тут началась, уже был инструмент прогнозирования тяжести COVID-19, но не вышло, - рассказала ректор ННГУ Загайнова Елена. – Калькулятором уже можно пользоваться, но всегда есть возможность показатели улучшить.

В дальнейшем ученые намерены накапливать материал и статистку по своей разработке, чтобы подтвердить, что калькулятор работает с высокой долей вероятности.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Обычные капли для носа: Нижегородские ученые создали прототип новой вакцины от коронавируса

В отличие от существующих аналогов, она подойдет даже детям (подробности)

Нижегородский врач рассказал, от чего зависит тяжесть течения постковидного синдрома

Постковидным синдромом страдает около 20% переболевших новой коронавирусной инфекцией COVID-19 (подробности)

Испытано на себе: «Комсомолка» сделала прививку от коронавируса и теперь ведет дневник температуры

В Нижегородской области полным ходом идет вакцинация от Covid-19 (подробности)