Các nhà nghiên cứu đã phát triển công nghệ đọc tín hiệu phân tử liên quan bệnh tim mạch chỉ trong khoảng 10 phút từ một giọt huyết tương. Trước đây, quy trình thường phải tách các hạt vi mô trong máu rồi tiếp tục chiết xuất vật liệu di truyền bên trong; công nghệ mới giúp rút gọn đáng kể các bước này.
Nhóm nghiên cứu chung do Giáo sư Lee Jun-yeop (Khoa Nhãn khoa, Bệnh viện Asan Seoul) và Giáo sư Hong Seon-gi (Khoa Hóa - Vật lý, Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk - DGIST) dẫn dắt cho biết ngày 18, họ đã phát triển nền tảng chẩn đoán “SAFE”, cho phép phân tích nhanh microRNA (miRNA) trong huyết tương.
Kết quả nghiên cứu được đăng trên tạp chí quốc tế trong lĩnh vực khoa học nano và vật liệu sinh học “Small”, đồng thời được chọn làm bài trang bìa.
Tín hiệu bệnh nằm trong những “túi” nhỏ trong máu
Các tế bào trong cơ thể giải phóng vào máu những hạt cực nhỏ dạng túi, gọi là “túi ngoại bào”.
Bên trong những túi này có protein và vật liệu di truyền. Khi cơ thể phát sinh bệnh, thành phần bên trong cũng có thể thay đổi. Việc đọc được các thay đổi đó có thể cung cấp manh mối liên quan đến bệnh.
Nhóm nghiên cứu tập trung vào “microRNA” bên trong túi ngoại bào. MicroRNA là vật liệu di truyền kích thước nhỏ, điều hòa nhiều chức năng của tế bào. Tùy theo bệnh, chủng loại và lượng microRNA có thể thay đổi, vì vậy chúng được sử dụng trong các nghiên cứu nhằm tìm manh mối của nhiều bệnh khác nhau.
Trước đây, để đọc các tín hiệu phân tử như vậy, cần tách túi ngoại bào khỏi máu trước, rồi tiếp tục chiết xuất RNA bên trong. Do phải qua nhiều bước, quá trình này mất nhiều thời gian và cũng đòi hỏi thiết bị chuyên dụng.
SAFE do nhóm nghiên cứu phát triển đã rút gọn đáng kể quy trình. Nhóm áp dụng phương pháp đưa trực tiếp chất thử vào bên trong túi ngoại bào để khi gặp microRNA mục tiêu thì phát sáng.
Khi dùng siêu âm để hợp nhất túi nhỏ chứa chất thử với túi ngoại bào, hệ thống có thể kiểm tra microRNA bên trong mà không cần tách riêng túi ngoại bào hay lấy RNA ra ngoài. Nhờ đó, thời gian phân tích giảm xuống còn khoảng 10 phút.
Phân tích 20 bệnh nhân tim mạch… độ chính xác 91,4%
Nhóm nghiên cứu thử nghiệm hiệu năng của SAFE trên huyết tương của tổng cộng 35 người, gồm 20 bệnh nhân mắc bệnh tim mạch và 15 người khỏe mạnh. Đối tượng phân tích là hai loại microRNA có tên “miR-133a” và “miR-208a”. Cả hai đều là các chất đã được nghiên cứu liên quan đến tổn thương cơ tim.
Kết quả cho thấy SAFE dùng hai microRNA này để phân biệt bệnh nhân tim mạch và người khỏe mạnh với độ chính xác lần lượt là 91,4%. Ở đây, 10 phút không phải là thời gian cần để xác định chẩn đoán bệnh tim mạch, mà là thời gian cần để phát hiện và phân tích microRNA cụ thể trong huyết tương.
Nghiên cứu lần này mới dừng ở giai đoạn kiểm chứng ban đầu trên 20 bệnh nhân và 15 người khỏe mạnh. Để ứng dụng trong thực hành lâm sàng, cần xác nhận hiệu năng trên số lượng bệnh nhân lớn hơn. Đồng thời, nhóm cũng cần đánh giá công nghệ này hỗ trợ được đến mức nào và phù hợp với nhóm bệnh nhân nào khi so sánh với điện tâm đồ hay các xét nghiệm máu hiện có.
Rút gọn quy trình phân tích phức tạp… khả năng ứng dụng tại khoa cấp cứu
Điểm nổi bật của nghiên cứu lần này là rút gọn đáng kể quy trình phân tích phân tử vốn phức tạp.
Hiện nay, khi nghi ngờ nhồi máu cơ tim…, bác sĩ đánh giá tổng hợp triệu chứng, điện tâm đồ và xét nghiệm máu troponin nhằm xác định tổn thương cơ tim. SAFE, nếu được kiểm chứng bổ sung, có thể được sử dụng như một phương tiện hỗ trợ, bổ sung cho các xét nghiệm hiện có tại những nơi cần quyết định nhanh như khoa cấp cứu.
Nếu thay đổi microRNA cần phân tích, công nghệ này cũng có thể ứng dụng cho nghiên cứu các bệnh khác. Nhóm nghiên cứu cho rằng có thể mở rộng đối tượng sang ung thư, bệnh thoái hóa thần kinh và các bệnh nhãn khoa…
Giáo sư Lee Jun-yeop nói: “Chúng tôi đã phát triển công nghệ có thể thực hiện phân tích túi ngoại bào vốn phức tạp chỉ trong 10 phút”, đồng thời cho biết “trong tương lai, công nghệ này được kỳ vọng sẽ giúp chẩn đoán nhanh và chính xác bệnh của bệnh nhân, cũng như hỗ trợ quyết định điều trị tại hiện trường lâm sàng thực tế”.
Giáo sư Hong Seon-gi nhấn mạnh: “Ưu điểm của SAFE là có thể phân tích microRNA trực tiếp trong huyết tương mà không cần tách túi ngoại bào hay chiết xuất RNA”, đồng thời cho biết “chúng tôi sẽ mở rộng kiểm chứng trên nhiều bệnh và nhiều nhóm bệnh nhân để phát triển thành công nghệ chẩn đoán có thể sử dụng trong môi trường y tế thực tế”.
