Khoa học - Y dược

Bộ Test kit mới cho phép sàng lọc bệnh nhanh chóng, chính xác, ít tốn kém (25/09/2018)

Một nhóm các nhà nghiên cứu đa ngành gồm phó giáo sư Shao Huilin, tiến sỹ Lim Geok Soon, tiến sỹ Nicholas Ho thuộc Trường Đại học Quốc gia Singapo (NUS) và các thành viên khác đã phát triển thành công thiết bị cầm tay, dễ dàng sử dụng để sàng lọc nhanh chóng và chính xác một loạt các bệnh từ các bệnh truyền nhiễm mới nổi (ví dụ như Zika và Ebola), các bệnh nhiễm trùng phổ biến cao (ví dụ như viêm gan, sốt xuất huyết, và sốt rét) đến nhiều loại bệnh ung thư và bệnh di truyền.

Nguồn: Trường Đại học Quốc gia Singapore.

Nền tảng thiết kế công nghệ đa năng này có tên được gọi là enVision (các nanocomplex hỗ trợ enzyme nhận dạng trực quan các axit nucleic). Các kết quả xét nghiệm được biểu thị bằng sự biến đổi màu sắc và có thể tiến hành phân tích sâu kết quả qua một ứng dụng cài đặt trên nền máy điện thoại thông minh. enVision mất từ 30 phút đến 01 tiếng đồng hồ để phát hiện sự hiện diện của bệnh, thời gian cho kết quả này nhanh gấp hai đến bốn lần so với phương pháp chẩn đoán nhiễm trùng hiện có. Ngoài ra, mỗi bộ kiểm tra có giá chỉ dưới 1$, rẻ hơn hàng trăm lần so với chi phí sử dụng các thử nghiệm tương tự hiện nay. 

Theo Shao Huilin cho biết: “Nền tảng hoạt động của enVision rất nhạy, chính xác, nhanh chóng và có giá thành rẻ. Nó hoạt động ở nhiệt độ phòng và không cần bổ trợ thêm các loại máy sưởi hoặc máy bơm đặc biệt nên khiến nó rất tiện lợi, dễ dàng mang theo. Với sáng chế này, các xét nghiệm có thể được thực hiện tại chỗ, ví dụ tại các phòng khám cộng đồng hoặc tại buồng bệnh nhân trong bệnh viện, vì thế việc theo dõi và điều trị bệnh có thể được tiến hành kịp thời giúp đạt được kết quả điều trị tốt hơn, bệnh nhân sớm hồi phục sức khỏe”.

Thiết bị có độ nhạy và độ đặc hiệu cao hơn so với tiêu chuẩn vàng trong thử nghiệm lâm sàng. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng siêu vi papilon ở người (Human papillomavirus, hay HPV) ở người, một loại vi rút gây ung thư cổ tử cung, như là một mô hình thử nghiệm lâm sàng để xác nhận hiệu quả của enVision. So với tiêu chuẩn vàng trong thử nghiệm lâm sàng, công nghệ mới này cho thấy có độ nhạy và tính đặc hiệu vượt trội hơn hẳn. 

“enVision không chỉ có thể phát hiện chính xác các phân tuýp khác nhau của cùng một loại bệnh, mà nó còn có thể phát hiện sự khác biệt có trong một phân tuýp của một loại bệnh cụ thể đó để nhận diện các nhiễm trùng không thể phát hiện trước đó”, Shao cho biết.

Ngoài ra, các kết quả sau khi xét nghiệm có thể dễ dàng quan sát bằng mắt thường. Mẫu xét nghiệm chuyển từ không màu sang màu nâu nếu có bệnh và tiếp tục có thể tiến hành phân tích, đánh giá định lượng sâu về số lượng các tác nhân gây bệnh hiện diện qua ứng dụng cài đặt trên điện thoại thông minh. Nhờ tính năng này, enVision trở thành một giải pháp lý tưởng cho lĩnh vực chăm sóc sức khỏe cá nhân và telemedicine. (Telemedicine là việc ứng dụng công nghệ thông tin nhằm đưa các dịch vụ y tế, y học tới những người sử dụng ở xa một cách thuận lợi, nhanh chóng và có hiệu quả).

“Các công nghệ thông thường - chẳng hạn như các xét nghiệm dựa vào phản ứng chuỗi polymerase để khuếch đại và phát hiện các phân tử ADN cụ thể - không những cần phải tích hợp với các thiết bị cồng kềnh và đắt tiền, mà còn cần có các kỹ thuật viên được đào tạo bài bản để vận hành các máy này. Với enVision, về cơ bản là nhóm nghiên cứu đã mang phòng thí nghiệm lâm sàng đến với bệnh nhân. Bệnh nhân chỉ cần được đào tạo sơ đẳng các kiến thức, cách thao tác và cách đọc kết quả nên họ dễ dàng tiếp cận và thực hiện. Điều này giúp cải thiện đáng kể chất lượng chăm sóc và điều trị cho các bệnh nhân”, Bác sĩ Nicholas Ho, đồng tác giả nghiên cứu nói.

Thiết bị chẩn đoán tại chỗ đa năng 

Trong nghiên cứu này, Shao và nhóm của cô đã phát triển thành công máy phân tử ADN (được cấp bằng sáng chế) có thể nhận diện vật liệu di truyền của các bệnh khác nhau và có khả năng thực hiện các chức năng khác nhau. (Vật liệu di truyền để chỉ các đại phân tử đóng vai trò lưu giữ và truyền thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào, hoặc thế hệ cơ thể. Ở cấp độ tế bào, vật liệu di truyền là các nhiễm sắc thể. Còn ở cấp độ phân tử thì đó là các phân tử AND). Các máy phân tử này là bộ phận chính của nền tảng enVision. Nền tảng mới này thông qua một mô đum được thiết kế có tính năng 'plug-and-play' thông minh và sử dụng công nghệ kênh dẫn vi lưu (microfluidic) để làm giảm số lượng mẫu xét nghiệm và thuốc thử hóa sinh cần thiết cũng như tối ưu hóa độ nhạy của công nghệ này để giúp có thể đọc được bằng mắt thường. 

“Nền tảng enVision có 03 giai đoạn chính đó là nhận diện mục tiêu, tăng cường tín hiệu không lệ thuộc mục tiêu, và phát hiện bằng trực quan. Nó dùng một bộ chuyển mạch phân tử đặc biệt, bao gồm các cấu trúc nanoenzyme-ADN, không những phát hiện chính xác mà còn chuyển đổi và khuếch đại thông tin phân tử thành các tín hiệu có thể nhận diện chẩn đoán bệnh bằng mắt thường”, Tiến sỹ Lim Geok Soon giải thích.

Mỗi kit test nhỏ đều được thiết kế có khả năng nhận biết các phân tử bệnh cụ thể và nó được đưa vào bên trong một con chip nhựa rất nhỏ đã cài đặt sẵn với một máy phân tử AND. Con chip này sau đó được đặt vào bên trong hộp tín hiệu chung có chứa một máy phân tử AND khác đảm nhiệm tạo ra các tín hiệu có thể quan nhận diện bằng trực giác khi phát ra được các phân tử cụ thể của bệnh nào đó. 

Hơn nữa thiết kế nhiều đơn vị trong cùng một chip test sẽ giúp kiểm tra các mẫu bệnh phẩm khác nhau cho cùng một bệnh, hay chính là gắn chung một tập hợp các chip test trong hộp chung để phát hiện các bệnh khác nhau. Điều này sẽ hữu ích cho việc theo dõi tổng thể nhiều bệnh giống như sốt xuất huyết và sốt rét cùng một lúc, hoặc xét nghiệm các tác nhân gây bệnh có khả năng biến đổi cao như cúm với độ nhạy và độ đặc hiệu cao. 

Để phát triển nền tảng enVision, Shao và nhóm của cô đã mất khoảng một năm rưỡi. Trên cơ sở các nghiên cứu hiện tại, nhóm nghiên cứu của cô đang phát triển một mô-đun chuẩn bị mẫu - để trích xuất và xử lý dữ liệu ADN - được tích hợp với nền tảng enVision để tăng cường ứng dụng chẩn đoán tại chỗ. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy, các ứng dụng điện thoại thông minh cần nâng cao các thuật toán phân tích và chỉnh sửa hình ảnh để cải thiện hơn nữa hiệu suất của nó cho các ứng dụng trong thế giới thực.

Nguồn: P.T.T (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 21/9/2018