Регистрация / Вход
Прислать материал

14.575.21.0075

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.575.21.0075
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)"
Название доклада
Разработка диагностической панели для определения состава микробиоты при воспалительных заболеваниях кишечника.
Докладчик
Павленко Александр Владимирович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Получение значимых научных результатов в области исследования микробиоты кишечника при воспалительных заболеваниях желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), позволяющих разрабатывать новые диагностические инструменты для клинической практики. Предоставление научно-исследовательским и медицинским организациям новых средств проведения исследований, позволяющих прояснить этиологию и патогенез воспалительных заболеваний кишечника, а также обеспечить их раннюю диагностику.
Актуальность и новизна исследования
В рамках ПНИ был разработан экспериментальный образец диагностической панели, основанный на выявлении бактериальных маркеров в микробиоте кишечника человека с использованием метода ПЦР в режиме реального времени. Диагностическая панель позволяет детектировать как таксономические, так и функциональные бактериальные генетические маркеры, ассоциированные с воспалительными заболеваниями кишечника. На сегодняшний день существует множество исследований, результаты которых свидетельствуют о том, что состав микробиоты кишечника достоверно изменяется при ряде патологических состояний, включая воспалительные заболевания кишечника. При этом бактериальный состав микробиоты кишечника может начать изменяться до возникновения клинических проявлений заболевания. Основываясь на этих фактах, мы проанализировали образцы микробиоты кишечника 150 пациентов с ВЗК и 100 человек здорового контроля с помощью метагеномного анализа, в результате был выявлен ряд маркеров, различающихся по относительной представленности в этих 2-х группах. Выявленные маркеры были включены в состав созданной диагностической панели. При патентном поиске нам не удалось выявить патенты, описывающие использование данных маркеров для диагностики воспалительных заболеваний кишечника, таким образом, подобранный набор маркеров является уникальным.
Описание исследования

Исследование было направлено на создание диагностического инструмента, позволяющего определить развитие воспалительных заболеваний кишечника по анализу бактериального сообщества микробиоты кишечника человека. Для этих целей были разработаны критерии включения и исключения для исследования пациентов с ВЗК и группы контроля, позволяющие максимально избежать влияния факторов, влияющих на состав микробиоты кишечника. На основании данных критериев в исследование были отобраны 150 пациентов с ВЗК и 100 человек из группы контроля, сопоставимые по полу и возрасту. У всех исследуемых были собраны образцы кала, из которых была выделена тотальная ДНК. Далее было проведено полногеномное секвенирование выделенной ДНК. Полученные данные полногеномного секвенирования были обработаны с помощью разработанного нами ранее биоинформатического алгоритма обработки данных. После обработки была получена информация по представленности микробных таксонов, а также групп генов. Было проведено сравнение полученных данных между пациентами с ВЗК и группой контроля и выявлены бактериальные маркеры, различающиеся по относительной представленности в этих 2-х выборках. Поскольку было выявлено более 1000 различающихся маркеров с помощью алгоритма "random forest", нами был применен поиск оптимального количества маркеров для включения в разрабатываемую панель. В результате проведенных статистических тестов было выявлено, что наиболее достоверные результаты наблюдаются при использовании 270 маркеров. Исходя из этого набора бактериальных маркеров была создана диагностическая панель. Для анализа данных диагностической панели был разработано программное обеспечение. Разработанные экспериментальные образцы диагностической панели представляют из себя набор 96-луночных планшетов с праймерами для выявленных бактериальных генетических маркеров, набор реактивов для постановки ПЦР и программное обеспечение для анализа полученных данных. Помимо этого, были проведены патентные исследования, показавшие, что создаваемая диагностическая панель является патентоспособным результатом интеллектуальной деятельности. Проведенные индустриальным партнером проекта ООО "Атлас" маркетинговые исследования показали потенциальную востребованность на рынке данной разработки.

Результаты исследования

Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ. Для обзора литературы использовались статьи по тематике ПНИ, опубликованные в международных и российских научных журналах.

Для поставленных в рамках ПНИ задач были проанализированы различные пути их решения и выбраны оптимальные для реализации проекта подходы. В качестве оптимального был выбран вариант скринингового метода по выявлению бактериальных маркеров на основе использования ПЦР в режиме реального времени, собрана информация о базах данных, содержащих различные бактериальные маркеры.

Проведена сравнительная оценка вариантов возможных решений исследуемой проблемы с учетом результатов прогнозных исследований, проводившихся по аналогичной тематике.

Проведен патентный поиск в базах данных Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам Российской Федерации (Роспатент), Бюро по патентам и товарным знакам США (USPTO) и Европейского патентного бюро (EPO). Было показано, что создаваемая диагностическая панель не нарушает ни один из найденных охранных документов.

Созданы критерии включения и исключения пациентов из исследования.

На основании созданных критериев, в исследование были включены 150 пациентов с ВЗК и 100 человек контрольной группы.

У вошедших в исследование 250 человек были собраны образцы кала, из которых была выделена ДНК и проведено ее полногеномное секвенирование.

После обработки данных полногеномного секвенирования были найдены бактериальные маркеры, различающиеся между пациентами с ВЗК и группой контроля.

С использованием методов статистического анализа было определено оптимальное количество маркеров (270), позволяющих наиболее достоверно разделить вежду собой 2 выборки.

Было создано 2 варианта экспериментальных образцов диагностической панели, из которых, после проведения испытаний был выбран оптимальный.

Проведенные исследовательские испытания экспериментальных образцов диагностической панели подтвердили ее соответствие запланированным параметрам.

Проведенные индустриальным партнером проекта ООО "Атлас" маркетинговые исследования показали потенциальную востребованность на рынке данной разработки.

Были проведены подготовительные работы для дальнейших ОКР.

Практическая значимость исследования
Результаты проекта будут применимы при исследованиях индивидуальной вариабельности микробиоты кишечника при различных патологиях. Диагностическая панель и разработанный программный продукт станут основой реализации персонализированного подхода в гастроэнтерологии, обеспечив повышение эффективности и комплексности диагностики воспалительных изменений в кишечнике.

Кроме того, разработанная диагностическая панель станет первым в РФ инструментом широкомасштабного скриннинга качественного и количественного состава микробиоты.