В МИФИ научились диагностировать болезнь Паркинсона до появления первых симптомов

Молодые ученые НИЯУ МИФИ в содружестве с коллегами из МГТУ и Научного центра неврологии разработали метод неинвазивной диагностики болезни Паркинсона. Теперь узнать об этом серьезном заболевании можно еще до появления симптомов – тремора, замедленности движений, когнитивных нарушений. Паркинсонизм помогут выявить не осмотры и анализы, а… свет. О сути нового метода рассказал выпускник МИФИ Никита Байнаев-Мангилев.

Интервью проводилось в рамках рубрики "Голос науки".

– Совсем скоро, 11 апреля, будет отмечаться Всемирный день борьбы с болезнью Паркинсона. Никита, насколько актуальна проблема?

– Дату 11 апреля выбрали не случайно, а в честь рождения первооткрывателя так называемого дрожательного паралича – английского врача Джеймса Паркинсона. Он описал этот нейродегенеративный недуг еще в 1817 году. Победить болезнь так и не удалось. Более того, в наше время во всем мире наблюдается резкий рост количества людей с этим заболеванием. Несмотря на то, что 85% больных старше 65 лет, есть и форма с ранним началом (до 40 лет), и даже юношеская форма заболевания (с дебютом в 20 лет). Например, известному актёру Майклу Джей Фоксу, сыгравшему главного героя в фильме «Назад, в будущее», диагноз «болезнь Паркинсона» поставили в 35 лет.

Заболевание считается неизлечимым. Однако при ранней диагностике паркинсонизма и корректной терапии пациентам удается помочь.

– И вы как раз работаете над методом, который позволит выявить болезнь на ранней стадии?

– Да, мы с коллегами из МГТУ им. Баумана и Научного центра неврологии занимаемся методами неинвазивной диагностики различных заболеваний, в частности, сейчас мы апробируем метод на болезни Паркинсона.

– В чем суть этого метода?

– Наш метод основан на флуоресцентной спектрометрии рассеянного света. Мы облучаем клетки кожи на определенной длине волны. Различные внутренние молекулы (флуорофоры) поглощают свет лазера и излучают на другой длине волны. Регистрируя этот свет, мы можем определить наличие и относительное соотношение флуорофоров. Известно, что при болезни Паркинсона нарушаются процессы в клетках. Считается, что причиной гибели нейронов служит белок альфа-синуклеин, который при болезни Паркинсона образует агрегаты, разрушая клетки. Так как альфа-синуклеин присутствует в эпидермисе и нарушает работу клеток, то меняется и спектральный профиль кожи. По нему мы можем отличить больных людей от здоровых.

– Благодаря вашему методу болезнь могут определить врачи или на помощь медикам приходит машинное обучение?

– Хотя спектральные профили больных и здоровых людей отличаются, «на глаз» определить наличие болезни практически невозможно. Тут и приходит на помощь машинное обучение. По выходным спектрам мы учим модель находить различия в этих спектрах. К тому же, мы разработали user-friendly прибор, который сам будет способен определять вероятность наличия болезни, поэтому без модели машинного обучения не обойтись.

– Уникален ли ваш метод и в чем его преимущество?

– Сегодня существует несколько методов определения болезни Паркинсона (например, по клинической картине), но они эффективны в основном на поздних стадиях заболевания, когда значительная часть нейронов уже поражена. Наш метод, напротив, предполагает раннюю диагностику, задолго до проявления первых симптомов. Это позволит своевременно оказать помощь.

Мы ни в коем случае не претендуем на замещение других методов, но предполагаем, что наш метод будет дополнять остальные. Он неинвазивен и очень быстр – исследование с использованием нашего метода занимает не более минуты. Это намного быстрее, чем те же МРТ или транскраниальная сонография, также используемые для диагностики болезни Паркинсона. К тому же, благодаря доступности компонентов, наше решение будет достаточно дешёвым, что также является преимуществом перед другими методами.

Флуоресцентная спектроскопия уже используется в медицине. Например, есть прибор, который производит контроль кровотока и лимфотока, оценивает окислительный метаболизм с помощью флуоресцентной спектроскопии и предназначен для контроля изменения состояния тканей при диабете. Главное отличие нашей разработки в том, что мы используем не ключевые точки, а сравниваем спектральные профили целиком в пределах области интереса, что даёт больше информации. Также наш прибор ориентирован не только на мониторинг, но и на выявление болезни. В этом его уникальность.

– Существует ли уже прототип устройства?

– Да, конечно. В 2025 году нами была создана первая малая серия приборов. Устройства включают в себя весь базовый функционал, который предполагается при выпуске полноценной партии. В данный момент ввиду ограниченности экспериментальных данных эта серия поступила нашим коллегам из Научного центра неврологии для сбора спектров для обучения ML-модели. Но даже на существующей выборке (~130 человек) удалось получить точность более 80%. Мы ожидаем, что с увеличением базы данных получиться увеличить точность до 90% и выше.

– Какие перспективы у этого проекта?

– Наша главная задача на сегодня – довести до готовности первую серию устройств, собрав достаточную базу данных и обучив модель на этих данных. Хотя сейчас мы сфокусированы на болезни Паркинсона, в целом данный метод применим не только для нее, но и потенциально пригоден для общего скрининга состояния клеток кожи. Я считаю, что главной перспективой является расширение области применимости метода на случай диагностики различных заболеваний или состояния организма в целом. Кроме того, ещё одним направлением может быть усложнение ML-модели посредством предоставления дополнительных данных других анализов, например, общего анализа мочи и крови. Потенциально это поможет улучшить точность диагностики и способность к дифференцированию различных заболеваний, схожих по спектральным профилям.

Беседовала Наталья Сысоева

Присоединяйтесь к официальному каналу НИЯУ МИФИ в мессенджере MAX: https://max.ru/mephi_official