Có thể phát hiện ung thư sớm hơn

Phòng thí nghiệm gói gọn trong một con chip

Những bệnh lý như ung thư đều đòi hỏi một chi phí trị liệu khổng lồ và ngày càng trở nên đắt đỏ. Từ năm 1995-2013, giá thuốc điều trị ung thư đã tăng 10%, trong khi một số phương thức như miễn dịch trị liệu cũng “ngốn” của bệnh nhân đến hơn 120.000 USD/năm, theo tổ chức nghiên cứu về ung thư Cancer Research UK (Anh).

Mặt khác, rất nhiều ca bệnh ung thư được phát hiện ở giai đoạn muộn, việc chữa trị trở nên vô cùng tốn kém và tỉ lệ tử vong cũng cao. Phát hiện sớm ung thư luôn là một trong những mối quan tâm hàng đầu của y học hiện đại nhằm giảm chi phí điều trị và biến chứng, đồng thời tăng khả năng sống còn cho bệnh nhân.

Tất cả trên một con chip

Năm 1980, các nhà khoa học đã tìm ra những hạt sinh học mang thông tin về sức khỏe của con người với tên gọi exosome. Các exosome được tiết ra từ mọi loại tế bào trong cơ thể và chứa thông tin của tế bào đó, bao gồm protein, ARN và ADN.

Trong 10 năm trở lại đây, các exosome đã được nghiên cứu như một chất chỉ điểm sinh học đối với bệnh lý. Ngoài ung thư, exosome còn mang thông tin về một số bệnh lý ở hệ thần kinh trung ương (như Alzheimer, đa xơ cứng và tai biến mạch máu não), xơ hóa thận và các bệnh lý tim mạch.

Tuy nhiên, kể từ thời điểm phát hiện ra exosome cho đến nay, việc thu thập và phân tích exosome vẫn còn là bài toán khó, vì kích thước những hạt này vào khoảng 30-100 nanomet, nhỏ hơn hàng ngàn lần so với đường kính một sợi tóc. Việc phân tích mẫu bệnh phẩm đòi hỏi một phòng xét nghiệm quy mô lớn với các thiết bị cồng kềnh.

Mục tiêu của các nghiên cứu gần đây là gói gọn toàn bộ các quá trình xét nghiệm phức tạp và cồng kềnh vào trong một con chip duy nhất. Tuy nhiên, ở thời điểm hiện tại, công nghệ phân tích bằng chip điện tử chỉ cho phép phân lập ra các phần tử sinh học lớn hơn 50 lần so với kích thước trên.

Để giải quyết vấn đề này, đơn vị nghiên cứu của tập đoàn công nghệ Mỹ IBM đang phát triển kỹ thuật nano mang tên gọi “phòng thí nghiệm trên một con chip” với khả năng phân lập các phần tử sinh học nhỏ đến 20 nanomet. Với kích thước này, việc phân lập các phần tử ADN, virút và exosome để phát hiện sớm các dấu hiệu bệnh lý là hoàn toàn có thể.

Kế hoạch của IBM là sẽ nghiên cứu để xác nhận rằng công nghệ của họ có khả năng phân tích các exosome đặc hiệu cho bệnh ung thư từ bệnh phẩm sinh thiết lỏng của bệnh nhân.

Nguyên lý của kỹ thuật sinh thiết lỏng là phân tích thông tin từ các dịch cơ thể (chẳng hạn như máu) để tìm ra bệnh lý. So với kỹ thuật sinh thiết mô thông thường, sinh thiết lỏng ít xâm lấn hơn, dễ tiếp cận hơn và ít gây khó chịu hơn.

Mount Sinai - một đơn vị nghiên cứu cộng tác của IBM có trụ sở tại Israel - hi vọng rằng công nghệ này, với khả năng phân tích các phần tử sinh học ở kích thước nano, sẽ giúp giải mã các thông điệp về tế bào mà exosome mang lại.

Thân thiện với gia đình

Trong tương lai, kỹ thuật “phòng thí nghiệm trên chip” này sẽ có khả năng được tích hợp vào các thiết bị cầm tay, chẳng hạn như máy theo dõi giấc ngủ hay đồng hồ thông minh.

Người dùng có thể tự đo nồng độ các chất chỉ điểm sinh học từ các dịch tiết cơ thể như nước bọt, nước mắt, máu, nước tiểu và mồ hôi, sau đó đưa thông tin lên hệ thống điện toán đám mây. Nhờ đó, bệnh lý dễ dàng được phát hiện từ sớm ngay tại nhà, giúp ngăn chặn bệnh trước khi nó diễn tiến.

Theo các nhà khoa học tại IBM, kỹ thuật này sẽ được hoàn thiện và triển khai sớm nhất trong vòng 5 năm tới. Theo dự đoán, công nghệ này sẽ được các bác sĩ sử dụng từ năm 2022, còn việc triển khai rộng rãi đến từng gia đình thì chưa thể nói trước được.

Tuy nhiên, IBM cho biết đang hướng nghiên cứu của mình theo hướng giảm giá thành đến mức tối đa, để công nghệ y tế đột phá này có thể đến tay những bệnh nhân ở vùng sâu, vùng xa và ít có điều kiện tiếp cận với y học hiện đại.

Nếu thành công, công nghệ này chắc chắn sẽ góp phần giảm đáng kể những phí tổn cũng như nỗi đau mà căn bệnh ung thư gây ra cho người bệnh trong tương lai.■