研究人员使神经网络成功检测紫外线辐射引起的DNA损伤

托木斯克工业大学的研究人员与化学技术大学(布拉格)共同进行了一系列实验，证明了人工神经网络可以准确识别由紫外线辐射引起的DNA损伤。将来，这种方法可以用于现代医学诊断中。专门针对这些研究的文章发表在《生物传感器和生物电子学》杂志上。

这组作者说，紫外线影响DNA结构的方式，特别是在短期照射下，实际上尚未得到研究。紫外线辐射也可导致癌症。但是，几乎不可能检测到DNA结构的微小变化。

“在“使用人工神经网络技术识别光诱导的DNA损伤的无标签表面增强拉曼光谱技术”一文中，我们提供了一种替代著名技术的方法。我们使用了模型样品，例如各种序列的寡核苷酸。其中一些是在不同的时间照射紫外线，然后使用由研究团队开发的基于等离激元极化金光栅的高度敏感的传感器系统，将寡核苷酸固定在传感器表面，然后与照射的寡核苷酸杂交。使用拉曼光谱仪分析了DNA结构的变化，” TPU化学与应用生物医学科学研究院副教授Pavel Postnikov说。

他还注意到，获得的光谱用于训练人工神经网络。寡核苷酸序列图谱的分析和解释是一项相当复杂的任务，尤其是如果它是大规模的并且需要进行高水平的统计处理时。

“使用神经网络使我们避免了对大量光谱的数值处理，这使我们摆脱了测量程序的优化。此外，神经网络既揭示了损伤，又有效地预测了紫外线辐射引起的DNA结构变化。而且，神经网络与表面增强拉曼光谱相结合可以在传统方法失败的情况下以高精度检测变化。” 帕维尔·波尼斯尼科夫(Pavel Postnikov)解释。

研究人员认为，神经网络和拉曼光谱法可以在未来成功地用于医学诊断。而且，可以进一步改进该技术。

“通过拉曼光谱法分析生物物体仍然是一个极其困难，但有趣且有前途的问题。在这方面，由紫外线辐射引起的DNA损伤对我们而言是一个非常有趣的模型。该概念提供了对人体微小变化的检测。 DNA结构。可以扩展和改进。” Postnikov强调。

他还明确指出，该研究由TPU竞争能力改善计划提供资助，并在化学与应用生物医学科学研究所Marina Trusova教授的科学监督下进行。

化学与应用生物医学科学研究所结合了不同的特性，实施了十多个有关混合材料开发的项目。这些领域之一是高度敏感的传感器系统的发展。传感器是多层结构：它们基于1x0.5厘米的波浪状薄金膜，并用重氮盐和特殊的有机化合物改性。

由于TPU研究团队的发展，该传感器可以检测有毒物质，重金属以及DNA 结构中的某些疾病和缺陷。混合传感器的优点是灵敏度高，分析速度快以及在采样点进行分析的能力。