Разработка ученых ЛЭТИ позволила провести доклинические испытания лекарства от крайне опасного заболевания легких

Благодаря созданному в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» программному обеспечению, медики смогли успешно выполнить доклинические исследования нового препарата для лечения и профилактики хронической тромбоэмболической легочной гипертензии.

Тромбоз – это процесс образования в сосудах человека свертков крови (тромбов). С одной стороны, тромбоз является защитной реакцией организма, например, когда надо остановить кровотечение после повреждения сосудов. С другой стороны, этот процесс возникает вследствие различных заболеваний и патологических состояний (атеросклероз, инфекции и проч.). Тогда образовавшиеся в сосудах тромбы или их части могут оторваться и мигрировать в другие участки кровеносной системы, создав препятствие току крови.

Острое закупоривание участков кровеносной системы тромбом или его фрагментом называется тромбоэмболией. Наиболее опасно это заболевание  проявляется в легких, когда часть тромба застревает в легочной артерии и ее ответвлениях, что с течением времени приводит к необратимы изменениям в сосудах. В этом случае развивается легочная гипертензия – заболевание, которое ведет к серьезной сердечной недостаточности, а в случае отсутствия лечения к смерти пациента в течение нескольких лет. Поэтому научные группы по всему миру ведут разработки новых способов для терапии этого заболевания.

«Мы разработали приложение, которое позволило в 4 раза повысить скорость анализа материалов, собранных во время проведения доклинических испытаний нового лекарства для лечения легочной гипертензии, вызванной тромбоэмболией в легких», – рассказывает разработчик программы, магистрант факультета радиотехники и телекоммуникаций СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Ксения Санарова.

Доклинические исследования препарата проводились на лабораторных крысах: ученые ввели им лекарственное вещество, а затем сделали 1883 микрофотографии легочных артерий в разрезе, чтобы изучить как на них повлияло потенциальное лекарственное соединение. Изображения для исследования были предоставлены сотрудниками НИЛ патологии малого круга кровообращения Института экспериментальной медицины НМИЦ им. В.А. Алмазова Андреем Александровичем Карповым и Леонидом Алексеевичем Шиленко под руководством чл.-корр. РАН Михаила Михайловича Галагудзы.

Принцип работы приложения основан на обработке электронных микрофотографий легочных тканей с фиброзом, которые представлены в виде цветовой пиксельной сетки. Каждый пиксель несет в себе информацию о состоянии ткани (красный цвет – норма, синий – патология). Первая версия программы при помощи алгоритмов искусственного интеллекта автоматически могла локализовать области с фиброзом, а также определить соотношение больной и здоровой ткани.

В новой версии приложения ученые ЛЭТИ расширили инструментарий для медиков, который дает возможность корректировать результаты оценки микроснимков, в случае если врачи не согласны с результатом автоматического анализа. Благодаря приложению скорость обработки снимков по сравнению с «ручным» анализом выросла в 3 раза (на обработку 1883 снимков с помощью приложения ушло около 5 дней, а без него – почти 14 дней). Результаты исследования опубликованы в научном журнале International Journal of Molecular Sciences.

«Мы впервые предложили использовать для лечения легочной гипертензии препарат Ингибитор Янус-киназы, он зарегистрирован и широко используется в медицинской практике, правда, для лечения совсем других заболеваний. Результаты доклинических испытаний показывают, что препарат позволяет снять симптомы, спасти сосуды легких, а, следовательно, и продлить жизнь пациенту», – рассказывает заведующий НИЛ патологии малого круга кровообращения НМИЦ им. В. А. Алмазова Андрей Карпов.

Он пояснил, что когда фрагмент тромба закупоривает легочную артерию, это приводит к легочной гипертензии и увеличению нагрузки на правый желудочек сердца, что опасно развитием сердечной недостаточности. В ответ организм пытается побороть недуг и запускает воспаление, сосуды спазмируются. Подобная защитная реакция не приводит к рассасыванию тромба, однако вызывает серьезное недомогание организма, которое в короткие сроки может стать причиной летального исхода пациента.

«Ингибитор Янус-киназы блокирует защитную реакцию организма и нормализует его состояние. Поэтому с помощью предложенного соединения можно продлить жизнь пациента для дальнейшей подготовки к операции по удалению тромба», – добавляет лаборант-исследователь НИЛ патологии малого круга кровообращения НМИЦ им. В. А. Алмазова Леонид Шиленко.

Сейчас группа исследователей готовится к проведению клинических испытаний препарата. Конечная цель ученых – вывести его на рынок в качестве лекарства от легочной гипертензии.

Научная работа проводится в рамках гранта Минобрнауки РФ на проведение крупных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития (соглашение № 075-15-2020-800).

Разработанное в ходе данного проекта программное обеспечение для анализа новых видов лекарственных препаратов является частью большой научной работы сотрудников кафедры радиотехнических систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» по созданию и внедрению медицинских приложений. Например, ранее ученые разработали программное обеспечение, которое помогает выявлять патологии поджелудочной железы по КТ-изображениям с помощью алгоритмов искусственного интеллекта. Затем систему обучили различать форму данной патологии – это позволит точнее определять диагноз.