Des chercheurs de l'Université polytechnique de Tomsk et de l'Université de chimie et de technologie (Prague) ont mené une série d'expériences qui ont prouvé que les réseaux de neurones artificiels peuvent identifier avec précision les dommages à l'ADN causés par les rayons UV. À l'avenir, cette approche peut être utilisée dans les diagnostics médicaux modernes. Un article, dédié à ces études, a été publié dans le Biocapteurs et bioélectronique journal.

Selon les auteurs, les façons dont les UV pourraient affecter la structure de l'ADN, en particulier avec une irradiation à court terme, restent pratiquement inexplorés. Le rayonnement UV est également connu pour causer le cancer. Cependant, il est presque impossible de détecter des changements mineurs dans la structure de l'ADN.

"Dans l'article 'Spectroscopie Raman à surface améliorée sans étiquette avec technique de réseau neuronal artificiel pour la reconnaissance des dommages à l'ADN photo-induits, ' nous offrons une alternative aux techniques bien connues. Nous avons utilisé des échantillons modèles tels que des oligonucléotides de différentes séquences. Certains d'entre eux ont été irradiés aux UV pendant différentes périodes. Puis, nous avons utilisé des systèmes de capteurs hautement sensibles développés par l'équipe de recherche et basés sur des réseaux d'or plasmon-polariton. Les oligonucléotides ont été immobilisés sur la surface du capteur. Ils ont ensuite été hybridés avec les oligonucléotides irradiés. Puis, les changements dans la structure de l'ADN ont été analysés à l'aide d'un spectromètre Raman, " Pavel Postnikov, Professeur associé de la TPU Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences, mentionné.

Il a également remarqué que les spectres obtenus étaient utilisés pour former des réseaux de neurones artificiels. L'analyse et l'interprétation des spectres de séquences d'oligonucléotides est une tâche assez complexe, surtout s'il est à grande échelle et réalisé avec un haut niveau de traitement statistique.

"L'utilisation des réseaux de neurones nous a permis d'éviter le traitement numérique d'un grand nombre de spectres, et cela nous a libéré de l'optimisation des procédures de mesure. Outre, les réseaux neuronaux révèlent à la fois les dommages et prédisent efficacement les changements dans la structure de l'ADN causés par le rayonnement UV. De plus, le réseau neuronal associé à la spectroscopie Raman à surface améliorée peut détecter les changements avec une grande précision, là où les méthodes traditionnelles échouent », explique Pavel Postnikov.

Les chercheurs pensent que les réseaux de neurones et la spectroscopie Raman peuvent être utilisés avec succès pour le diagnostic médical à l'avenir. De plus, cette technique peut encore être améliorée.

"L'analyse d'objets biologiques par les méthodes de spectroscopie Raman est encore extrêmement difficile, mais intéressant et prometteur, problème. À cet égard, Les dommages à l'ADN causés par les rayons UV étaient un modèle extrêmement intéressant pour nous. Ce concept permet de détecter des changements mineurs dans la structure de l'ADN. Il peut être étendu et amélioré, " souligne Postnikov.

Il précise également que les études sont soutenues par une subvention dans le cadre du programme d'amélioration de la compétitivité TPU et menées sous la supervision scientifique du professeur Marina Trusova, l'École de recherche en chimie et sciences biomédicales appliquées.

L'École de recherche en chimie et sciences biomédicales appliquées met en œuvre plus d'une dizaine de projets divers sur le développement de matériaux hybrides, combinant différentes propriétés. L'un de ces domaines est le développement de systèmes de capteurs hautement sensibles. Les capteurs sont une construction multicouche :ils sont basés sur un film d'or ondulé au format 1x0,5 cm, qui est modifié avec des sels de diazonium, composés organiques spéciaux.

En raison des développements de l'équipe de recherche TPU, le capteur peut détecter des substances toxiques, métaux lourds, et certaines maladies et défauts de la structure de l'ADN. Les avantages des capteurs hybrides sont l'hypersensibilité, la vitesse d'analyse et la capacité d'analyse sur le site d'échantillonnage.