Tehnoloģijas ikdienā, kurās tiek izmantoti lāzeri un mākslīgais intelekts

Ikdienā reti aizdomājamies, cik lielā mērā mūsdienu medicīna balstās uz tehnoloģijām, kurās tiek izmantoti lāzeri un mākslīgais intelekts. Viena no šādām metodēm ir plūsmas citometrija - tehnoloģija, kas būtiski mainījusi veidu, kā tiek analizētas asins un citu bioloģisko šķidrumu šūnas. Lai gan pacientam šis process parasti paliek neredzams, tieši tas ir viens no pamatiem ātriem un precīziem laboratorijas rezultātiem, kas tiek izmantoti gan diagnostikā, gan ārstēšanas uzraudzībā.

Gandrīz ikviens cilvēks savas dzīves laikā netieši ir saskāries ar šo tehnoloģiju, nododot asins analīzes. Laboratorijās tiek noteikts eritrocītu, leikocītu un trombocītu skaits, kā arī dažādi imūnsistēmas rādītāji, tostarp leikocitārā formula un citi biomarķieri. Pateicoties automatizētām analīzes sistēmām, šos rezultātus iespējams iegūt ievērojami ātrāk nekā iepriekš - bieži jau tajā pašā dienā.

No mikroskopa līdz automatizētai analīzei – darbības princips

Vēsturiski šūnu izpēte bija laikietilpīgs process, kas balstījās uz manuālu mikroskopisku preparātu izvērtēšanu un šūnu skaitīšanu ar cilvēka aci. Mūsdienās šo procesu lielā mērā aizstāj automatizētas tehnoloģijas.

Plūsmas citometrijas pamatprincips ir šāds: asins vai cita bioloģiska parauga šūnas šķidruma plūsmā tiek sakārtotas tā, lai tās pa vienai izietu cauri lāzera staram. Šūnai šķērsojot lāzeru, tiek reģistrēta gaismas izkliede, kas sniedz informāciju par tās izmēru un iekšējo struktūru. 

Sānu gaismas izkliede raksturo šūnas granularitāti (iekšējās struktūras blīvumu), savukārt priekšējā izkliede - šūnas izmēru (skat. 1.attēlu):

Balstoties uz šiem signāliem, iespējams noteikt šūnas tipu un daudzumu. Ja tiek izmantotas fluorescējošas antivielas vai marķieri, iespējams analizēt arī specifisku molekulu klātbūtni uz šūnas virsmas vai tās iekšienē.

Ko šī tehnoloģija nozīmē medicīnā?

Plūsmas citometrija ir kļuvusi par būtisku instrumentu gan ikdienas laboratorijas diagnostikā, gan specializētos medicīnas pētījumos. Piemēram, asins analīzēs izmantotās automatizētās sistēmas bieži balstās tieši uz šo principu.

Tās nozīmīgākie pielietojumi ietver:

• hematoloģisku slimību diagnostiku, tostarp leikēmiju un limfomu gadījumos, 
• imūnsistēmas funkcijas izvērtēšanu, 
• terapijas efektivitātes monitoringu, 
• jaunu medikamentu izstrādi un testēšanu.

Īpaši būtiska ir spēja noteikt ļoti nelielas patoloģisku šūnu populācijas, kas var būt klīniski nozīmīgas, piemēram, pēc ārstēšanas kursa, kad nepieciešams izvērtēt ārstēšanas rezultātu.

Jaunākās paaudzes spektrālā plūsmas citometrija ļauj vienlaikus analizēt desmitiem dažādu marķieru, sniedzot ievērojami detalizētāku priekšstatu par šūnu bioloģiju un to funkcijām.

Zināšanu apmaiņa un attīstība Latvijā

Šo tehnoloģiju nozīme, praktiskie pielietojumi un attīstības virzieni tika aplūkoti arī plūsmas citometrijai veltītā pasākumā, kas norisinājās 28. maijā Rīgas Stradiņa universitātes Mikrobioloģijas un virusoloģijas institūtā Eiropas translācijas medicīnas infrastruktūras EATRIS ietvaros (https://www.rsu.lv/aktualitates/eatris-ietvaros-rsu-notiks-pasakums-par-spektralas-plusmas-citometriju-ar):

Pasākumā tika akcentēta sadarbība starp pētniekiem, klīnicistiem un laboratoriju speciālistiem, kā arī spektrālās plūsmas citometrijas iespējas mūsdienu diagnostikā. Diskusijās tika uzsvērts, ka tehnoloģijas potenciāls pilnībā atklājas tikai ciešā zinātnes un klīniskās prakses mijiedarbībā.

Lai gan plūsmas citometrija jau šobrīd ir kļuvusi par vienu no nozīmīgākajām laboratorijas diagnostikas metodēm, tās iespējas turpina paplašināties. Tehnoloģija sniedz arvien jaunas iespējas gan pētniecībā, gan klīniskajā praksē, palīdzot precīzāk izvērtēt slimību procesus un pieņemt pamatotākus lēmumus par ārstēšanu.

Tāpēc būtiska ir regulāra zināšanu un pieredzes apmaiņa starp zinātniekiem, laboratoriju speciālistiem, ārstiem un citiem veselības aprūpes profesionāļiem. Šādas tikšanās veicina sadarbības veidošanos, palīdz identificēt kopīgas vajadzības un rada iespējas efektīvāk izmantot modernās tehnoloģijas pacientu aprūpes uzlabošanai.

Attīstoties mākslīgajam intelektam un spektrālajām analīzes metodēm, šīs tehnoloģijas nozīme turpinās pieaugt, padarot diagnostiku ne tikai ātrāku, bet arī ievērojami precīzāku un personalizētāku.

Informācija sniegta projekta „RSU dalība Apvārsnis Eiropa programmā” (Nr. 1.1.1.5/3/25/I/014) ietvaros.