Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT, Mỹ) vừa phát triển thành công một công nghệ xét nghiệm mới giúp chẩn đoán bệnh ung thư phổi dễ dàng hơn, đơn giản bằng cách hít các cảm biến hạt nano và tìm dấu hiệu của khối u qua xét nghiệm nước tiểu.

Các cảm biến nano được các chuyên gia MIT chế tạo ở dạng hạt khí (ảnh trên) và hình ảnh dưới kính hiển vi cho thấy chúng tương tác với các prôtêin liên quan đến ung thư phổi.

Hiện tại, để tầm soát ung thư phổi sớm nhất có thể, những người có thói quen hút thuốc lá từ 50 tuổi trở lên được khuyến nghị thực hiện chụp cắt lớp vi tính liều thấp (CT) phổi. Tuy nhiên, không phải ai trong số đối tượng mục tiêu nói trên cũng tuân thủ khuyến cáo hoặc có khả năng tiến hành chụp CT phổi. Hơn nữa, tỷ lệ dương tính giả của các lần chụp CT phổi cũng cao nên đôi khi người bệnh phải thực hiện thêm các xét nghiệm xâm lấn khác.

Trong nhiều thập kỷ qua, Giáo sư Sangeeta Bhatia - tác giả chính nghiên cứu - đã tập trung phát triển các cảm biến nano sử dụng trong chẩn đoán ung thư và các bệnh lý khác. Trong nghiên cứu mới, bà và các đồng nghiệp đã khám phá khả năng sử dụng những cảm biến nano như một giải pháp thay thế và dễ tiếp cận hơn phương pháp chụp CT phổi trong tầm soát ung thư phổi.

Trước đó, các cảm biến nano thăm dò các bệnh ung thư khác - như gan và buồng trứng - thường được “thiết kế” để tiêm đường tĩnh mạch. Còn để chẩn đoán ung thư phổi, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một phiên bản cảm biến nano có thể hít vào đường thở, giúp việc chẩn đoán bệnh được thực hiện dễ dàng hơn ngay cả ở những nơi có nguồn lực y tế thấp. Để đạt được điều đó, các chuyên gia đã tạo ra 2 công thức hạt nano, gồm dạng dung dịch có thể dùng thông qua máy thở khí dung và dạng bột khô có thể dùng qua ống hít mũi.

​Một khi các hạt nano đi đến phổi, chúng sẽ được hấp thụ vào mô và tương tác với bất kỳ protease (nhóm enzyme phân giải prôtêin) đang hiện diện. Thông thường, tế bào con người có thể biểu hiện hàng trăm loại protease khác nhau và một số protease sẽ hoạt động quá mức tại khối u. Sau một quá trình tương tác sinh học, những protease có liên quan đến dấu hiệu ung thư sẽ được các cảm biến nano phân tách và lưu thông trong dòng máu cho đến khi được bài tiết ra ngoài qua nước tiểu. Và thông qua xét nghiệm nước tiểu, các chuyên gia sẽ có thể phát hiện sự hiện diện của khối u trong phổi.

Để đánh giá hiệu quả, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm công nghệ chẩn đoán mới trên những con chuột được biến đổi gien để phát triển các khối u phổi tương tự như khối u phổi ở người. Các cảm biến được sử dụng vào lúc khối u bắt đầu hình thành được 7,5 tuần, thời điểm tương đương với bệnh ung thư phổi giai đoạn 1 hoặc 2 ở người. Ở loạt thí nghiệm đầu tiên trên chuột, các nhà nghiên cứu đã đo mức độ chính xác của 20 cảm biến nano được thiết kế để phát hiện các protease khác nhau. Sử dụng thuật toán học máy để phân tích những kết quả đó, các chuyên gia nhận thấy sự kết hợp của 4 cảm biến nano sẽ cho kết quả chẩn đoán chính xác. Sau đó, họ đã thử nghiệm sự kết hợp đó trên chuột và phát hiện ra rằng nó có thể phát hiện chính xác các khối u phổi ở giai đoạn đầu.

Nói về tiềm năng sử dụng cảm biến nano trên người, các nhà nghiên cứu nhận định có thể cần nhiều cảm biến hơn để đưa ra chẩn đoán chính xác. Nhưng điều đó có thể đạt được bằng cách sử dụng nhiều que thử (tương tự như que thử thai) cùng lúc. Theo nhóm nghiên cứu, ở những khu vực thiếu trang thiết bị y tế, chẳng hạn như máy chụp CT, công nghệ chẩn đoán mới của họ có thể nâng cao đáng kể khả năng sàng lọc sớm ung thư phổi, đặc biệt là có thể thu được kết quả chẩn đoán chỉ sau một lần khám bệnh.

“Khi phát triển công nghệ này, mục tiêu của chúng tôi là cung cấp một phương pháp có thể phát hiện ung thư phổi với độ đặc hiệu và độ nhạy cao. Vì vậy, chúng tôi hy vọng có thể thu hẹp sự chênh lệch về nguồn lực y tế và sự bất bình đẳng trong việc phát hiện sớm ung thư phổi” - Qian Zhong, thành viên nhóm nghiên cứu, nói thêm.