Thiết bị mới có thể phát hiện ung thư chỉ trong một giọt máu
Một số loại ung thư, chẳng hạn như ung thư buồng trứng, có xu hướng không bị phát hiện cho đến khi chúng quá phát triển để điều trị có hiệu quả. Giờ đây, một công cụ cải tiến có thể phát hiện ung thư một cách dễ dàng, nhanh chóng và với lượng máu rất nhỏ.
Trong nỗ lực tìm kiếm một cách đơn giản, hiệu quả để xác định các bệnh ung thư khó chẩn đoán, các nhà nghiên cứu từ Đại học Kansas (KU) ở Lawrence và Trung tâm Ung thư KU và Trung tâm Y tế KU ở Thành phố Kansas hiện đã phát triển một phương pháp phát hiện ung thư siêu nhạy thiết bị.
Thiết bị, được gọi là “chip vi lỏng 3-D-nano”, có thể phát hiện thành công các dấu hiệu ung thư trong giọt máu nhỏ nhất hoặc trong một thành phần của máu được gọi là huyết tương.
Tác giả chính Yong Zeng, phó giáo sư hóa học tại KU, và nhóm của ông mô tả cách thức hoạt động của công cụ mới lạ trên một bài báo mà tạp chí Kỹ thuật Y sinh Tự nhiên đã công bố.
Các nhà khoa học giải thích rằng thiết bị này xác định và chẩn đoán ung thư bằng cách “lọc” các exosomes, là những túi nhỏ mà một số tế bào nhân thực tạo ra.
Trong trường hợp tế bào ung thư, các exosomes chứa thông tin sinh học có thể chỉ đạo sự phát triển và lây lan của khối u.
Zeng giải thích: “Trước đây, mọi người nghĩ rằng exosomes giống như 'túi rác' mà các tế bào có thể sử dụng để đổ các nội dung không mong muốn của tế bào. “Tuy nhiên, trong thập kỷ qua,” ông nói thêm, “các nhà khoa học nhận ra rằng chúng khá hữu ích để gửi thông điệp đến các tế bào nhận và truyền đạt thông tin phân tử quan trọng trong nhiều chức năng sinh học.”
“Về cơ bản, các khối u gửi ra các exosomes đóng gói các phân tử hoạt động phản ánh các đặc điểm sinh học của các tế bào cha mẹ. Trong khi tất cả các tế bào tạo ra exosomes, các tế bào khối u thực sự hoạt động so với các tế bào bình thường, ”Zeng lưu ý.
Một công cụ chẩn đoán độ nhạy cao
Thiết bị mới là một công cụ kỹ thuật nano 3-D với mô hình xương cá “chải” cho các exomes, đẩy chúng tiếp xúc với bề mặt chip của công cụ để phân tích. Quá trình này được gọi là "chuyển giao hàng loạt".
Zeng lưu ý: “Mọi người đã phát triển những ý tưởng thông minh để cải thiện sự truyền khối lượng trong các kênh kích thước siêu nhỏ, nhưng khi các hạt di chuyển gần bề mặt cảm biến hơn, chúng sẽ bị phân tách bởi một khe hở nhỏ của chất lỏng, tạo ra lực cản thủy động lực học ngày càng tăng.
Ông giải thích thêm: “Tại đây, chúng tôi đã phát triển một cấu trúc xương cá nano 3-D có thể thoát chất lỏng trong khoảng trống đó để đưa các hạt tiếp xúc cứng với bề mặt nơi các đầu dò có thể nhận ra và bắt giữ chúng.
Để phát triển thiết bị hiện đại này, Zeng và nhóm cộng tác với Andrew Godwin, một chuyên gia về dấu ấn sinh học khối u và hiện là Phó giám đốc Trung tâm Ung thư KU.
Để kiểm tra hiệu quả của con chip, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các mẫu lâm sàng từ những người bị ung thư buồng trứng, một loại ung thư nổi tiếng là khó phát hiện.
Khi làm như vậy, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng con chip có thể phát hiện sự hiện diện của căn bệnh ung thư này ngay cả trong lượng huyết tương nhỏ nhất.
Godwin nói: “Các nghiên cứu hợp tác của chúng tôi tiếp tục mang lại kết quả và thúc đẩy một lĩnh vực quan trọng trong nghiên cứu ung thư và chăm sóc bệnh nhân - cụ thể là các công cụ cải tiến để phát hiện sớm,” Godwin nói và chỉ ra rằng “Lĩnh vực nghiên cứu này đặc biệt quan trọng đối với các bệnh ung thư như buồng trứng, vì phần lớn phụ nữ được chẩn đoán ở giai đoạn nặng, đáng buồn thay, căn bệnh này phần lớn là không thể chữa khỏi. "
Nhiều ứng dụng lâm sàng
Các nhà nghiên cứu cũng vui mừng vì thiết bị mới dễ chế tạo cũng như sản xuất rẻ, có nghĩa là có thể phân phối rộng rãi mà không làm tăng chi phí bệnh nhân.
“Những gì chúng tôi tạo ra ở đây là một phương pháp phân tán nano 3-D mà không cần bất kỳ thiết bị chế tạo nano ưa thích nào - một sinh viên đại học hoặc thậm chí là một học sinh trung học có thể làm điều đó trong phòng thí nghiệm của tôi,” Zeng nói.
Ông nhấn mạnh: “Điều này rất đơn giản và chi phí thấp, nó có tiềm năng rất lớn để dịch vào các môi trường lâm sàng,” ông nhấn mạnh và giải thích rằng nhóm nghiên cứu “[đã] hợp tác với Tiến sĩ Godwin và các phòng thí nghiệm nghiên cứu khác tại Trung tâm Ung thư KU và khoa học sinh học phân tử để khám phá thêm các ứng dụng tịnh tiến của công nghệ. "
Quan trọng hơn nữa, Zeng và các đồng nghiệp cho rằng về nguyên tắc, thiết bị sáng tạo này rất dễ thích nghi. Họ tin rằng trong tương lai, các bác sĩ có thể sử dụng nó để chẩn đoán nhiều dạng ung thư khác nhau, cũng như các bệnh khác.
“Bây giờ, chúng tôi đang xem xét các mô hình nuôi cấy tế bào, mô hình động vật và cả các mẫu bệnh nhân lâm sàng, vì vậy chúng tôi thực sự đang thực hiện một số nghiên cứu chuyển dịch để chuyển thiết bị từ môi trường phòng thí nghiệm sang các ứng dụng lâm sàng hơn”, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết.
“Hầu như tất cả các tế bào của động vật có vú đều giải phóng ra exosomes, vì vậy ứng dụng không chỉ giới hạn ở ung thư buồng trứng hoặc bất kỳ loại ung thư nào. Chúng tôi đang làm việc với mọi người để xem xét các bệnh thoái hóa thần kinh, ví dụ như ung thư vú và ung thư đại trực tràng. ”
Yong Zeng
