Thứ sáu, 29/01/2021 | 09:00

VKIST: Phát triển công nghệ “cầm tay” phát hiện ung thư và virus

PGS. TS Trương Thị Ngọc Liên, Trưởng phòng công nghệ tích hợp công nghệ sinh học và công nghệ thông tin, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam - Hàn Quốc (VKIST), chia sẻ với báo Khoa học và Phát triển những hướng nghiên cứu ứng dụng của mình trong một địa hạt mà ít nhóm nghiên cứu trong nước khai phá.

TS. Trương Thị Ngọc Liên. Ảnh: Ngô Hà

Đơn giản và rẻ tiền như que thử thai

Hiện tại ở Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam - Hàn Quốc VKIST, chúng tôi đang tập trung phát triển hai dòng sản phẩm que thử sắc ký miễn dịch từ tính (MagLFIA) phát hiện dấu ấn ung thư vú vàvirus cúm gia cầm. Hãy hình dung nó như một que thử đơn giản và rẻ tiền như que thử thai bây giờ, nhưng có khả năng định lượng chính xác và tại chỗ.

Sản phẩm MagLFIA do nhóm chúng tôi đang phát triển sử dụng các hạt từ cấu trúc lõi/vỏ (lõi là hạt từ Fe3O4 và bọc vỏ vàng), cho phép phân tích định lượng chính xác hơn so với các loại LFIA hiện có trên thị trường sử dụng hạt nano vàng hoặc hạt nano kim loại khác. Lý do là màng cellulose của que thử chứa dải thử nghiệm và dải đối chứng có chiều dày từ 150 đến 200 µm, trong khi tín hiệu quang/huỳnh quang/plasmon chỉ thu được từ các hạt bị bắt giữ ngay trên bề mặt dày khoảng 10 µm, dẫn đến giá trị đo được sẽ không chính xác.

Với nghiên cứu ở VKIST, chúng tôi sẽ sử dụng tín hiệu từ để định lượng. Nó thu thập tín hiệu 3 chiều từ tất cả các hạt nano từ có trong toàn bộ dải thử nghiệm, do vậy sẽ phản ánh kết quả chính xác hơn. Đặc tính của các hạt cấu trúc lõi-vỏ này giúp tránh được tín hiệu nhiễu dương tính giả. Hơn nữa, ưu điểm của cấu trúc hạt lõi-vỏ cho phép có được đồng thời nhiều phương pháp đọc khác nhau như đọc quang, đọc từ và ảnh nhiệt để đánh giá định lượng nồng độ kháng nguyên đích có trong mẫu đo.

Chúng tôi cũng đang triển khai phát triển các thiết bị đọc từ cầm tay sử dụng cảm biến từ trở xuyên hầm (TMR) để phục vụ cho việc đọc tín hiệu từ các hạt nano từ bị bắt giữ trong dải thử nghiệm và dải đối chứng. Que thử và thiết bị đọc cầm tay này sẽ đặc biệt hữu ích cho các vùng sâu vùng xa hoặc trong tình huống xét nghiệm dịch bệnh phản ứng nhanh.

Dưới tác động của thỏi nam châm, các hạt nano từ (màu nâu đậm, bên trái) và hạt nano lõi từ bọc vàng (màu nâu nhạt) trong dung dịch nước nhanh chóng tụ về một phía | Nguồn: NVCC

Sản phẩm MagLFIA hứa hẹn nhiều ứng dụng quan trọng trong bệnh ung thư, bao gồm tầm soát ung thư, chẩn đoán khả năng tái phát ung thư và theo dõi tác động của các phác đồ điều trị khác nhau để hỗ trợ điều trị bệnh hiệu quả. Đối với các que thử nhận biết virus, bằng việc hạ giá thành chi phí xuống mức như vậy, các trang trại sẽ có khả năng kiểm tra liên tục tình trạng bệnh tật của vật nuôi, con giống để tránh lây lan trên diện rộng gây thiệt hại kinh tế nghiêm trọng.

Hiện nay, nghiên cứu của chúng tôi đã đi được 1/3 con đường. Nếu các điều kiện máy móc và hóa chất triển khai đúng tiến độ thì khoảng tới tháng 8/2021, chúng tôi sẽ có sản phẩm sơ bộ đầu tiên thử nghiệm ở cấp độ phòng thí nghiệm, và cuối năm 2021 sẽ tỏa đi tới các bệnh viện để thử nghiệm trên mẫu máu bệnh nhân. Trong ba năm tới, chúng tôi hi vọng sẽ hoàn thiện được các kết quả thử nghiệm lâm sàng và hồ sơ y đức liên quan.

Trong kế hoạch trung hạn 5 năm, VKIST sẽ phát triển công nghệ này lên mức độ phát hiện các đoạn ctDNA lưu thông trong máu. Đó chính là các mảnh tế bào và DNA chết theo chương trình hoặc các tế bào ung thư chết do các nguyên nhân bên ngoài. Do đó, nó sẽ giúp chẩn đoán chính xác khả năng mắc bệnh. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với hướng tiếp cận “sinh thiết lỏng” đang trở nên tiên phong trong ngành y học để khắc phục những hạn chế của phương pháp sinh thiết mô.

Hướng tới ứng dụng công nghệ nano vào y học

Bên cạnh đó, chúng tôi cũng đang hướng tới những ứng dụng cụ thể của công nghệ nano vào lĩnh vực y học (nano medicine). Thử tưởng tượng những hạt nano có thể đi vào chính xác các tế bào bị ốm trong cơ thể và góp phần làm cho bộ phận đó khỏe lại. Nó có thể giúp phát hiện, định vị, mô tả sớm khối u kết hợp điều trị liệu pháp kép bao gồm động lực học ánh sáng - quang nhiệt - và hóa trị liệu. Nó thậm chí có thể đưa thuốc đến đúng nơi cần đến, tránh ảnh hưởng tới những tế bào khỏe mạnh xung quanh. Khi y học nano phát triển,việc có phác đồ điều trị riêng cho từng cá nhân là hoàn toàn có thể.

Rất nhiều viện nghiên cứu trên thế giới đang quan tâm đến y học nano, tuy vậy lĩnh vực này ở Việt Nam vẫn chưa nhận được nhiều ủng hộ, kể cả từ các chuyên gia y tế. Đây sẽ là một thách thức với chúng tôi nhưng cũng là điều mà chúng tôi rất hào hứng tham gia.

Hiện nay, trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu cũng đã tạo được một số loại chấm lượng tử (quantum dot) có hiệu suất phát quang lớn và có tính tương thích sinh học tốt, phân tán tốt trong môi trường trường trung tính với độ pH 7.4- nghĩa là có triển vọng tương thích khá tốt với cơ thể.

Màu sắc các chấm lượng tử phân tán đều trong môi trường pH 7.4 và phát quang khi được chiếu ánh sáng UV. Độ phát quang giữ được ngay cả khi dung dịch được pha loãng hàng trăm lần | Nguồn: NVCC

Đặc biệt, chúng tôi cũng đã tổng hợp được hạt nano Au dạng cụm (cluster) bọc Bovine Serum Albumin (BSA) phát quang màu đỏ khi chiếu ánh sáng UV có bước sóng 365 nm. Giai đoạn tiếp theo, chúng tôi sẽ gắn các kháng thể đặc hiệu với kháng nguyên của khối u vào hạt nano này để tạo ra loại thuốc tiêm có tác dụng làm “phát sáng” những tế bào ung thư, giúp các chuyên gia phẫu thuật tìm kiếm và loại bỏ được hoàn toàn khối u một cách nhanh chóng.

Mặc dù thời điểm hiện tại, đây chưa phải là hướng nghiên cứu ưu tiên của nhóm, nhưng tôi nghĩ mình vẫn cần chuẩn bị sẵn sàng để khi các chuyên gia y tế đề xuất thì sẽ có ngay công nghệ để kiểm nghiệm lâm sàng.

Phải thừa nhận lĩnh vực nano trong y tế ở Việt Nam còn khá mới mẻ. Với tính liên ngành của nó, những người đam mê theo đuổi thường là số ít và đang bước đi độc đạo. Nói đến khoa học đầu xuân năm mới, đồng nghiệp chúng tôi nhắn nhủ với nhau rằng “hãy kiên trì”. Với những lĩnh vực chưa phải hiểu biết của mình, để khám phá học hỏi, hãy luôn giữ cái nhìn trung lập - không quá hoài nghi đến mức phủ nhận cũng không quá phấn khích đến mức kiêu ngạo.

Cá nhân tôi hi vọng các nhà khoa học trẻ sẽ ngày càng chuyên tâm đi sâu vào một lĩnh vực. Điều này có thể sẽ không tạo ra được nhiều bài báo khoa học mỗi năm, nhưng chắc chắn sẽ tạo ra được những bài báo chất lượng và khiến cho khoảng cách từ nghiên cứu tới ứng dụng ngày càng được thu hẹp.