Phương pháp ứng dụng công nghệ nano phát hiện virus viêm đường hô hấp pdf

Phương pháp ứng dụng
công nghệ nano phát hiện
virus viêm đường hô hấp


Một nhà hoá học và một bác sĩ,
những chuyên gia về các bệnh
truyền nhiễm ở trẻ em đã góp phần
vào các nỗ lực tạo ra phương pháp
có thể được coi là một trong những
ứng dụng công nghệ nano và lĩnh
vực y khoa nhằm phát hiện sớm
virus viêm đường hô hấp (RSV),
nguyên nhân chung khiến các trẻ
dưới 5 tuổi nhập viện.

RSV đã khiến cho 120000 trẻ
em ở Mỹ nhập viện mỗi năm. Mặc
dù nó chỉ đe doạ sự sống của 1
trong 100 ca nhiễm nhưng nó thật
sự nhiễm vào tất cả các trẻ em khi
lên năm. Một vài trẻ ở Mỹ chết do
RSV; và nó cũng tấn công vào
những người lớn tuổi, gây 17.000 –

18.000 ca thử vong mỗi năm.
Những người có hệ miễn dịch suy
yếu sẽ có nguy cơ nhiễm bệnh cao.
Trên thế giới, bệnh do virus gây ra
hàng triệu ca tử vong mỗi năm.

Những phương pháp hiện nay
phát hiện virus mất 2 – 6 ngày làm
trì hoãn hiệu quả điều trị. Một
phương pháp mới, sử dụng công
nghệ cao là việc sử dụng đa màu
sắc, các vi hạt phát huỳnh quang
gọi là các hạt lượng tử (quantum
dot) gắn với các phân tử cấu trúc
duy nhất trên vỏ virus và tế bào mà
nó xâm nhiễm. Trong một bài báo
đăng trên tờ Nanoletter phát hành
tháng 6 (2005), các nhà nghiên cứu
ờ Vanderbilt báo cáo rằng hệ các
hạt lượng tử không chỉ phát hiện sự

tồn tại của của RSV trong vài giờ,
so với những test mất 2 đến 5 ngày
như hiện nay, mà còn nhạy hơn và
cho phép phát hiện virus sớm hơn
trong quá trình nhiễm.

Khi một virus RSV nhiễm vào
phổi, nó phóng thích một phần vỏ
trên bề mặt tế bào. Những phần đó
sẽ bám vào các kháng th
ể then chốt
cấu trúc nên vỏ RSV. Kết quả là
những phần tử đó liên kết với
không chỉ các phần tử virus khác

mà còn gây nhiễm vào tế bào que
trên bề mặt.

“Vấn đề của những kỹ thuật
phát hiện hiện nay là sự kéo dài
thời gian”, GS James E. Crowe, Jr.
thuộc khoa nhi, người cộng tác với
Phó Giáo sư hóa học David W.
Wright phát biểu. “Khi một bệnh
nhân bị bệnh hô hấp tới gặp Bác sĩ,
phòng cấp cứu hay phòng khám,
đôi khi các tri
ệu chứng của họ do vi
khuẩn và đôi khi do virus. Có
những thuốc đặc trị điều trị một số
bệnh do nhiễm virus và các kháng
sinh đ
ặc hiệu trị bệnh vi khuẩn. Các
test phát hiện bệnh hiện nay phải
mất tới 5 ngày mới cho biết có hay
không s
ự nhiễm virus hoặc cho biết
nhiễm loại virus nào.”

Crowe đã liệt kê 3 l
ợi ích của hệ
thống phát hiện sớm bệnh là: 1)
Tăng sự chính xác khi dùng các
thuốc kháng virus. Mặc dù một vài
loại thuốc đã phát triển cho virus

hô hấp nhưng nó không thông d
ụng
bằng các liệu pháp chữa bệnh do
chúng chỉ ảnh hưởng đến giai đoạn
sớm của quá trình nhiễm. Những
test phát hiện trước nay nhận diện
virus khá muộn sau khi bị nhiễm.
2) Giảm việc dùng kháng sinh
không thích hợp: hiện nay, các bác
sĩ thường k
ê đơn có kháng sinh cho
bệnh hô hấp. Tuy nhiên, các kháng
sinh chống lại các bệnh hô hấp do
vi khuẩn lại không có liệu lực đới
với bệnh do virus. Các phương
pháp phát hiện sớm virus sẽ giúp
các bác sĩ giảm tần số sử dụng
kháng sinh không hiệu quả, bằng
cách giảm các tác dụng phụ không
cần thiết của kháng sinh và giảm
thiểu sự kháng kháng sinh của vi
khuẩn. 3) Giúp tách ly các bệnh
nhân nhiễm RSV. RSV cực kỳ dễ
lây nhiễm do đó nếu phát hiện sớm
sẽ cho phép các nhân viên bệnh
viện chuyển các bệnh nhân nhiễm
RSV vào nơi tách bi
ệt với các bệnh
nhân khác, những người đặc biệt
nhạy cảm với sự lây nhiễm, chẳng

hạn như nh
ững bệnh nhân cấy ghép
tuỷ xương.

Phương pháp kiểm tra mới dễ
nhận được sự chấp thuận hơn là
thuốc mới. Do đó các nhà nghiên
cứu đã tiên đoán rằng ph
ương pháp
chuẩn đoán mơiù sẽ chỉ mất
khoảng 2 đến 3 năm để phát triển
và được phê chu
ẩn chính thức. “Tất
cả các thành phần luôn sẵn có”,
PGS. Wright phát biểu, “vậy nên
mọi ngư
ời có thể kết hợp một trong
những hệ thống phát hiện này nếu
họ muốn”.

Phương pháp này cũng rất rẻ
tiền. Thành ph
ần đắt tiền nhất trong
phương pháp này là các hạt lượng
tử: một lọ nhỏ đủ chứa khoảng 200
test, giá khoảng US$ 300. Do vậy,
phương pháp này có thể là một
trong những ứng dụng sớm nhất
của công nghệ nano vào y học.
Bước tiếp theo các nhà khoa h

ọc
sẽ phát triển một hệ các hạt lượng
tử có khả năng phát hiện cùng lúc
sự hiện diện của ít nhất 5 virus hô
hấp chính: cúm type A và B
parainfluenza (gây bệnh khó thở ở
trẻ em) và metapneumovirus (virus
gây biến dạng phổi), ngoài RSV
virus. “Điều này hoàn toàn có khả
năng”, Wright nói. Trong các bài
báo gần nay, Wright và Crowe đã
ch
ứng minh rằng họ có thể sử dụng
đồng thời 2 màu khác nhau của các
hạt lượng tử đã được liên kết với 2
phân tử “linker” gắn với 2 cấu trúc
bề mặt RSV khác nhau.

“Không có gì quá ngạc nhiên
khi phát hiện từ 2 đến 5 virus”,
Wright nói. Hạt lượng tử đã sẵn có
cho hàng tá màu sắc khác nhau, và
các kháng thể chuyên biệt để xác
định 4 loại virus hô hấp khác nhau
đã được xác định và có thể được
dùng như những phân tử linker.
Một lần test có thể chẩn đoán hơn
90% các ca nhiễm virus hô hấp,
ông ta nói.

Sự có mặt của phương pháp này
có thể thúc đẩy sự phát triển của
các liệu pháp chữa bệnh đã được
cải tiến cho virus hô hấp, Crowe
nói. Nếu không có một phương
pháp chẩn đoán nào cho các bệnh
nhiễm virus chuyên biệt, các công
ty s
ản xuất thuốc sẽ không có nhiều
động cơ thúc đẩy việc tăng hiệu
quả điều trị vì các bác sĩ không
dùng chúng để kê toa thường
xuyên.

Hiện nay, có 3 phương pháp
chẩn đoán để xác định virus hô hấp
tương tự như RSV. Tiêu chuẩn
vàng liên quan tới việc ủ và gây
nhiễm mẫu trên mô nuôi cấy trong
5 ngày sau đó dùng cách nhuộm
màu hu
ỳnh quang để kiểm tra sự có
mặt của virus. Vần đề chính của kỹ
thuật này là virus nhân trong cơ th
ể
bệnh nhân cùng th
ời điểm với nhân
trong môi trường nuôi cấy.

Đây là nguyên nhân nhiều bệnh

vi
ện chuyển sang kỹ thuật real time
PCR, kỹ thuật cực nhạy nhưng vẫn
phải mất 36 – 48 giờ bởi vì cần đội
ngũ nhà sinh học phân tử được
huấn luyện tốt để thực hiện các test
trong phòng thí nghiệm. Cũng có
phương pháp thứ 3, gọi là kiểm tra
kháng nguyên, chỉ mất khoảng 30
phút. Tuy nhiên, nó không đủ
nhạy để phát hiện sự hiện diện của
virus trong giai đoạn tiền nhiễm.

Một lợi thế khác của các hạt
lượng tử quantum khi đem so sánh
với các phương pháp phát hiện
khác là dựa vào các protein huỳnh
quang, là protein mất m
àu trong vài
phút trong khi các hạt lượng tử có
thể giữ màu trong vài giờ.

Bằng cách so sánh, phương
pháp hạt lượng tử mới mất 2 giờ v
à
thậm chí nhạy hơn phương pháp
định lượng bằng realtime PCR.
“Nó có thể phát hiện sự có mặt của
RSV trong 1 giờ sau khi nuôi cấy”,
PGS. Wright cho biết.

“Có sự cường điệu hoá về công
nghệ nano,” Crowe nói, “nhưng
phương pháp này là có thực v
à có ý
nghĩa áp dụng thiết thực hiện nay”