Газета.Ru в Telegram
Новые комментарии +

Ученые разработали оптический процессор, выявляющий минимальные отличия в ДНК

Российские ученые разработали процессор, способный считывать и записывать структуру молекул ДНК и выявлять минимальные отличия между ними. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Статья о разработке опубликована в журнале Laser Physics Letters.

Молекулы ДНК представляют собой двойную спираль, состоящую из последовательностей нуклеотидов. Нуклеотид – это мельчайшая неделимая часть молекулы ДНК. Последовательность нуклеотидов определяет функционирование и развитие клеток организма на всех стадиях жизни человека. Зная структуру этих молекул, можно предсказать функции и строение содержащих их организмов.

Считывание последовательности ДНК и ее анализ являются неотъемлемой частью современной генетики. Они позволяют определить склонность человека к определенной группе заболеваний или выявить, например, минимальные различия в генетической структуре бактерий одного вида. Так, большую проблему представляет хламидиоз, вызываемый хламидиями – древнейшими микроорганизмами, размеры которых во много раз меньше размеров кишечной палочки. Это инфекционное заболевание может вызывать бесплодие и болезни половой системы как у людей, так и у животных, что влечет за собой ощутимые экономические потери. Хламидиоз в большинстве случаев проходит бессимптомно до определенной стадии развития, из-за чего его диагностика очень затруднена.

Для разработки эффективных методов лечения хламидиоза необходимо расшифровать структуру ДНК вызывающей его бактерии. Это позволит более точно диагностировать различие между возбудителями хламидиоза и подбирать наиболее подходящее лечение для каждого конкретного случая.

Ученые Федерального исследовательского центра вирусологии и микробиологии (ФИЦВиМ) в рамках проекта РНФ вплотную приблизились к созданию принципиально новых методов диагностики, основанных на применении быстродействующих оптических процессоров.

Образы последовательностей распознаются с помощью оптического процессора и затем записываются на носитель для дальнейшей обработки и воспроизведения. Чтобы записать последовательность ДНК на носитель, ее разбивают на триады — маленькие последовательности, состоящие из трех идущих подряд нуклеотидов. Так как существует всего четыре разных нуклеотида, то число возможных триад ограничено числом 64. Кодируя каждую триаду, ей присваивают свое уникальное число, которое затем заносится в матрицу. В конечном итоге получается массив, состоящий из множества чисел. Этот массив может быть графически представлен в виде трехмерной шероховатой поверхности. Каждое число массива может быть преобразовано в точку на трехмерной поверхности. При этом величина числа отражает высоту точки: она тем выше, чем больше соответствующее ей число.

«Принцип работы нашего оптического процессора был описан достаточно давно, но подход, основанный на распознавании образов нуклеотидных последовательностей, уникален и отличается принципиальной новизной. Ранее он никогда не использовался в биоинформатике», – говорит профессор, доктор физико-математических наук Сергей Ульянов.

Разработка нацелена, прежде всего, на лабораторную диагностику инфекционных заболеваний как человека, так и животных. Новая технология может с большой точностью определять различия между патогенными организмами. Врачи могут использовать это для составления наиболее эффективного плана лечения.

Новости и материалы
В Польше создадут комиссию по расследованию российского и белорусского влияния
«Не хочет меня слышать»: Екатерина Климова о выборе профессии для детей
В российской гимназии первоклассникам раздали задание на украинском языке
Посол РФ оценил усилия ряда стран по искажению событий Второй мировой войны
Ольга Бузова пожаловалась на финансовые трудности: «Да, экономлю»
В Приамурье двое детей уехали кататься на велосипедах и пропали
Стало известно, как избежать слабости во время тренировок
В DxOMark определили смартфон с лучшей камерой в первой половине 2024 года
Россиянам рассказали, могут ли их лишить водительских прав за улучшение авто
Израиль назвал своими гражданами Пугачеву и других российских репатриантов
Свекровь Хейли Бибер публично отреагировала на новость о беременности
«Засунул к жукам и змеям»: Бузова вспомнила, как Шнуров испытал ее на прочность
В Сумах произошли взрывы
Совфед проведет заседание 14 мая для обсуждения кандидатур в кабмин и СП
Над российским регионом уничтожены два реактивных снаряда РСЗО «Ольха»
Голлум станет героем нового фильма по «Властелину колец»
Мать мальчиков, найденных в подвале дома в Петербурге, выкрала их из больницы
Черчесов оценил шансы Миранчука выйти на поле в финале Лиги Европы
Все новости