Разработка персонализированных подходов к оценке вариабельности гликемии у больных сахарным диабетом 1 типа на основе математических методов и искусственного интеллекта

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-15-00057

НазваниеРазработка персонализированных подходов к оценке вариабельности гликемии у больных сахарным диабетом 1 типа на основе математических методов и искусственного интеллекта

Руководитель Климонтов Вадим Валерьевич, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук» , Новосибирская обл

Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-207 - Эндокринология и обмен веществ

Ключевые слова сахарный диабет, вариабельность гликемии, гликемический контроль, непрерывный мониторинг уровня глюкозы, инсулин, анализ данных, машинное обучение, искусственный интеллект, молекулярные сети.

Код ГРНТИ76.29.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект предполагает разработку подходов к распознаванию, описанию и прогнозированию паттернов суточной динамики гликемии у больных сахарным диабетом (СД) 1 типа, получающих инсулин. Методологической основой проекта является сочетание математического, системно-биологического и патофизиологического подходов, применение классических математических методов и искусственного интеллекта к изучению феномена вариабельности гликемии. Конечной целью проекта является разработка новых методов персонализированной оценки гликемического контроля у больных СД 1 типа. В ходе реализации проекта планируется разработать подходы к распознаванию паттернов флуктуаций гликемии в разные периоды суток (в ночные и дневные часы), в состоянии натощак и после еды, на основе данных непрерывного мониторинга уровня глюкозы и создать таксономию паттернов флуктуаций уровня глюкозы. Предполагается описать закономерности суточной динамики уровня глюкозы у здоровых лиц и у больных СД 1 типа с помощью классических математических методов и технологий интеллектуального анализа данных (data mining). Отдельной задачей проекта является анализ и ранжирование клинических факторов, формирующих паттерны флуктуаций гликемии у больных СД 1 типа. В результате реализации проекта планируется создать математические модели для оценки и прогнозирования изменений уровня глюкозы у больных СД 1 типа в ночные, ранние утренние и дневные часы и разработать прототипы компьютерных технологий для автоматического анализа и прогнозирования динамики гликемии. Разработанные модели будут оценены с точки зрения прогностической и патофизиологической значимости и клинической применимости. Будет проведена реконструкция и анализ ассоциативных молекулярно-генетических сетей, описывающих связь колебаний гликемии с биохимическими, физиологическими и патофизиологическими процессами, на основе интеллектуального анализа текстов научных публикаций (технология text mining, искусственный интеллект). Будут определены взаимосвязи между характеристиками динамики гликемии в разработанных моделях и патофизиологически значимыми процессами (неферментативным гликированием, окислительным и карбонильным стрессом, хроническим субклиническим воспалением и др.). В результате реализации проекта будут предложены новые подходы и критерии для детальной, персонализированной оценки гликемического контроля у больных СД 1 типа, что важно для повышения эффективности и безопасности лечения заболевания.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Сайк О.В., Климонтов В.В. Bioinformatic Reconstruction and Analysis of Gene Network Related to Glucose Variability in Diabetes and Its Complications International Journal of Molecular Sciences, Vol. 21, N. 22, Article 8691 (год публикации - 2020)
10.3390/ijms21228691

2. Cайк О., Деменков П., Иванисенко В., Климонтов В. Melatonin as a key regulator in molecular-genetic network of glucose variability related to circadian rhythm Bioinformatics of Genome Regulation and Structure/Systems Biology (BGRS/SB-2020). The twelfth International Multiconference (6-10 July 2020, Novosibirsk, Russia); Abstracts (год публикации - 2020)
10.18699/BGRS/SB-2020-314

3. Климонтов В.В., Семенова Ю.Ф., Вигель А.К. Glucose variability in subjects with type 1 diabetes: The relationships with non-enzymatic glycation, albuminuria and renal function 2020 Cognitive Sciences, Genomics and Bioinformatics, CSGB 2020: Conference Proceedings; Novosibirsk, Russian Federation, 6-10 July 2020; Publisher: IEEE, 2020 Cognitive Sciences, Genomics and Bioinformatics, CSGB 2020: Conference Proceedings. – Novosibirsk, Russian Federation, 6-10 July 2020. – Publisher: IEEE. – Article 9214670. – P. 131-134. (год публикации - 2020)
10.1109/CSGB51356.2020.9214670

4. Климонтов В.В., Сайк О.В., Корбут А.И. Glucose Variability: How Does It Work? International Journal of Molecular Sciences, Vol. 22, Article 7783, pp. 1-23 (год публикации - 2021)
10.3390/ijms22157783

5. Климонтов В.В., Бериков В.Б., Сайк О.В. Искусственный интеллект в диабетологии. Сахарный диабет, Т. 24, №2. – С. 156-166. (год публикации - 2021)
10.14341/DM12665

6. Бериков В., Семенова Ю.Ф., Климонтов В. Nocturnal Hypoglycemia Prediction in Hospitalized Patients with Type 1 Diabetes Using Combined Supervised and Unsupervised Ensemble Learning. Diabetes, Vol. 70, Suppl. 1. – P. 340-P. (год публикации - 2021)
10.2337/db21-340-P

7. Сайк О.В., Климонтов В.В. Hypoglycemia, Vascular Disease and Cognitive Dysfunction in Diabetes: Insights from Text Mining-Based Reconstruction and Bioinformatics Analysis of the Gene Networks. International Journal of Molecular Sciences, Vol. 22. - Article 12419. - P. 1-19. (год публикации - 2021)
10.3390/ijms222212419

8. Климонтов В.В., Дашкин М.В., Семенова Ю.Ф. Continuous glucose monitoring parameters are related to serum levels of non-enzymatic glycation products in patients with type 1 diabetes. Diabetologia, Vol. 64, Suppl. 1. – P. 330. (год публикации - 2021)
10.1007/s00125-021-05519-y

9. Бериков В.Б., Козинец Р.М., Семенова Ю.Ф., Климонтов В.В. Machine learning approaches for prediction of nocturnal hypoglycaemia in patients with type 1 diabetes in a hospital setting. Diabetologia, Vol. 64, Suppl. 1. – P. 84-85. (год публикации - 2021)
10.1007/s00125-021-05519-y

10. Сайк О., Климонтов В. Bioinformatic analysis by ANDSystem revealed members of IL-6 signaling pathway initiated by glucose variability and involved in diabetic retinopathy. 2021 IEEE Ural-Siberian Conference on Computational Technologies in Cognitive Science, Genomics and Biomedicine (CSGB)., Novisibirsk, Yekaterinburg, 26-28 May 2021. - Article 9496018. - P. 30-32. (год публикации - 2021)
10.1109/CSGB53040.2021.9496018

11. Климонтов В., Семенова Ю.Ф., Корбут А.И. Impaired Awareness of Hypoglycemia Is Associated with Residual Beta-Cell Function and Glucose Variability Parameters in Patients with Type 1 Diabetes. Diabetes, Vol. 70, Suppl. 1. – P. 135-OR (год публикации - 2021)
10.2337/db21-135-OR

12. Сайк О.В., Климонтов В. Text Mining and Bioinformatic Identification of Genes Linking Glycemic Variability and Impaired Angiogenesis in Diabetes. Diabetes, Vol. 70, Suppl. 1. – P. 384-P (год публикации - 2021)
10.2337/db21-384-P

13. Бериков В.Б., Козинец Р.М., Семенова Ю.Ф., Климонтов В.В. Использование машинного обучения для прогнозирования ночной гипогликемии у пациентов с сахарным диабетом 1 типа. Сахарный диабет-2021: от мониторинга к управлению: Материалы IV Российской мультидисциплинарной конференции с международным участием., Новосибирск, 26-27 мая 2021. – С. 23-26 (год публикации - 2021)

14. Сайк О.В., Климонтов В.В. Гены сигнального пути IL-6, ассоциированные с диабетической ретинопатией и вариабельностью гликемии. Сахарный диабет-2021: от мониторинга к управлению: Материалы IV Российской мультидисциплинарной конференции с международным участием., Новосибирск, 26-27 мая 2021. – С. 145-149 (год публикации - 2021)

15. Дашкин М.В., Семенова Ю.Ф. Параметры непрерывного мониторинга глюкозы ассоциированы с интенсивностью процессов неферментативного гликирования у больных сахарным диабетом 1 типа. Сахарный диабет-2021: от мониторинга к управлению: Материалы IV Российской мультидисциплинарной конференции с международным участием., Новосибирск, 26-27 мая 2021. – С. 39-43 (год публикации - 2021)

16. Дашкин М.В., Семенова Ю.Ф., Климонтов В.В. Концентрации регуляторов апоптоза в сыворотке крови у больных сахарным диабетом 1 типа: взаимосвязь с сосудистыми осложнениями. Сборник тезисов конференции по лечению и диагностике сахарного диабета «Фундаментальная и клиническая диабетология в 21 веке: от теории к практике», Москва, 23–24 сентября 2021. – С. 32 (год публикации - 2021)

17. Климонтов В.В., Семенова Ю.Ф. Клинические и метаболические факторы, ассоциированные с остаточной секрецией инсулина, у больных сахарным диабетом 1 типа Сборник тезисов конференции по лечению и диагностике сахарного диабета «Фундаментальная и клиническая диабетология в 21 веке: от теории к практике»., Москва, 23–24 сентября 2021. – С. 52. (год публикации - 2021)

18. Сайк О.В., Климонтов В.В. Выявление генов, ассоциированных с сердечно-сосудистой патологией и гипогликемией, с помощью текст-майнинга и биоинформатического анализа. Сборник тезисов конференции по лечению и диагностике сахарного диабета «Фундаментальная и клиническая диабетология в 21 веке: от теории к практике»., Москва, 23–24 сентября 2021 года. – С. 88 (год публикации - 2021)

19. Семенова Ю.Ф., Климонтов В.В. Анализ данных непрерывного мониторинга уровня глюкозы у больных сахарным диабетом 1 типа в реальной клинической практике с помощью оригинального программного обеспечения. Сборник тезисов конференции по лечению и диагностике сахарного диабета «Фундаментальная и клиническая диабетология в 21 веке: от теории к практике», Москва, 23–24 сентября 2021. – С. 89 (год публикации - 2021)

20. Бериков В.Б., Неделько В.М., Семенова Ю.Ф., Климонтов В.В. Прогнозирование ночной гипогликемии у пациентов с сахарным диабетом 1 типа: возможности машинного обучения. Сборник тезисов IV (XXVII) Национального конгресса эндокринологов «Инновационные технологии в эндокринологии», 22–25 сентября 2021 года., М., 2021. – С. 127. (год публикации - 2021)

21. Климонтов В., Семенова Ю., Корбут А. Factors affecting glucose variability in patients with type 1 diabetes in the hospital setting. Diabetes Technology and Therapeutics., Vol. 24, Suppl. 1, A-198–A-199 (год публикации - 2022)
10.1089/dia.2022.2525.abstracts

22. Климонтов В.В., Семенова Ю.Ф. Glucose variability in subjects with normal glucose tolerance: Relations with body composition, insulin secretion and sensitivity. Diabetes & Metabolic Syndrome: Clinical Research & Reviews., Vol. 16, N. 1. – Article 102387. (год публикации - 2022)
10.1016/j.dsx.2022.102387

23. Климонтов В., Кладов Д., Бериков В., Семенова Ю. Nocturnal glucose fluctuations in patients with type 1 diabetes: which patterns are associated with hypoglycemia? Diabetes Technology and Therapeutics., Diabetes Technology and Therapeutics. (год публикации - 2022)
10.1089/dia.2022.2525.abstracts

24. Семенова Ю.Ф., Климонтов В.В. Референсные значения суточных, дневных и ночных показателей вариабельности гликемии у лиц с нормальной толерантностью к глюкозе. Сахарный диабет, Т. 25, №2. – С. 104-111. (год публикации - 2022)
10.14341/DM12793

25. Сайк О.В., Климонтов В.В. Bioinformatics Analysis of Gene Networks Associated with Glucose Variability and Inflammatory Pathways in Diabetes. Diabetes, Vol. 71, Suppl. 1. – P-1091. (год публикации - 2022)
10.2337/db22-1291-P

26. Сайк О.В., Климонтов В.В. Gene Networks of Hyperglycemia, Diabetic Complications, and Human Proteins Targeted by SARS-CoV-2: What Is the Molecular Basis for Comorbidity? International Journal of Molecular Science, Vol. 23. – Article 7247. (год публикации - 2022)
10.3390/ijms23137247

27. Сайк О., Климонтов В. Uncovering the genes linking glucose variability with endothelial dysfunction in diabetes by the analysis of gene networks. Bioinformatics of Genome Regulation and Structure/System Biology (BGRS-SB/2022): The Thirteen International Multiconference (04-08 July 2022, Novosibirsk, Russia); Abstracts, P. 837-838. (год публикации - 2022)
10.18699/SBB-2022-488

28. Сайк О., Климонтов В. Revealing the molecular basis of interactions of COVID-19 with hyperglycemia and diabetic complications based on the bioinformatics analysis of the gene networks Bioinformatics of Genome Regulation and Structure/System Biology (BGRS-SB/2022): The Thirteen International Multiconference (04-08 July 2022, Novosibirsk, Russia); Abstracts, P. 890-891. (год публикации - 2022)
10.18699/SBB-2022-520

29. Бериков В.Б., Кутненко О.А., Семенова Ю.Ф., Климонтов В.В. Machine Learning Models for Nocturnal Hypoglycemia Prediction in Hospitalized Patients with Type 1 Diabetes. Journal of Personalized Medicine, Vol. 12, N. 8. – Article 1262. (год публикации - 2022)
10.3390/jpm12081262

30. Семенова Ю.Ф., Климонтов В.В. Time in ranges and glucose variability in patients with type 1 diabetes on continuous subcutaneous insulin infusion and multiple daily injections. Processings of 2022 Ural-Siberian Conference on Computational Technologies in Cognitive Science, Genomics and Biomedicine (CSGB). July, 7-8, 2022, Novibirsk, Russian Federation. Publisher: IEEE., P. 70-72. (год публикации - 2022)
10.1109/CSGB56354.2022.9865529

31. Климонтов В.В., Семенова Ю.Ф., Корбут А.И. Факторы, ассоциированные с высокой вариабельностью гликемии у больных сахарным диабетом 1 типа. Сахарный диабет, Т. 25, №4. – C. 347-357. (год публикации - 2022)
10.14341/DM12888

32. Климонтов В.В., Кладов Д.Е., Бериков В.Б., Семёнова Ю.Ф. Кластеризация гликемических кривых – новый подход к оценке суточной динамики уровня глюкозы у больных сахарным диабетом. Сборник тезисов IX (XXVIII) Национальный диабетологический конгресс с международным участием «Сахарный диабет и ожирение – неинфекционные междисциплинарные пандемии XXI века», 05-08 сентября2022 года. – М., 2022., С. 95. (год публикации - 2022)

33. Климонтов В.В., Семенова Ю.Ф., Корбут А.И. Факторы, ассоциированные с высокой вариабельностью уровня глюкозы, у больных сахарным диабетом 1 типа. Сборник тезисов конференции по лечению и диагностике сахарного диабета «Фундаментальная и клиническая диабетология в 21 веке: от теории к практике», Москва, 07-08 сентября 2022 года. – М., 2022., C. 63 (год публикации - 2022)

34. Семенова Ю.Ф., Климонтов В.В. Время в гликемических диапазонах и вариабельность уровня глюкозы у больных сахарным диабетом 1 типа: ассоциации с микрососудистыми осложнениями. Сборник тезисов конференции по лечению и диагностике сахарного диабета «Фундаментальная и клиническая диабетология в 21 веке: от теории к практике», 07-08 сентября 2022 года. – М., 2022., С. 107. (год публикации - 2022)

35. Климонтов В.В., Бериков В.Б., Сайк О.В., Корбут А.И., Семенова Ю.Ф., Кладов Д.Е. Цифровая диабетология. Монография. Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2022., 260 с. (год публикации - 2022)

36. Климонтов В.В., Семенова Ю.Ф. Анализ вариабельности гликемии. Методические рекомендации. Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2022, 44 с. (год публикации - 2022)

37. Кладов Д.Е. Алгоритм кластеризации временных рядов и оценка его качества на примере анализа гликемических кривых Математика: Материалы 60-й Международной научной студенческой конференции 10-20 апреля 2022 г. - Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2022., С. 145 (год публикации - 2022)

Публикации