Cải tiến chip não mới cho y học chính xác
03/02/2020
KH&CN nước ngoài
Nhóm nghiên cứu y sinh Akay Lab ở đại học Houston mới thông báo về việc cải tiến một loại chip ung thư não bằng công nghệ vi lưu (microfluidic) mà họ đã phát triển trước đó. Con chip mới này cho phép họ sử dụng đồng thời nhiều loại thuốc và thử nghiệm phản ứng thuốc song song với số lượng lớn cho các bệnh nhân mắc u nguyên bào thần kinh đệm (GBM) - khối u não ác tính phổ biến nhất và chiếm 50% trong số các ca. Chỉ có khoảng 5,6% bệnh nhân mắc GBM sống sót sau 5 năm.
“Loại chip mới tạo ra các khối u hình cầu (tumor spheroids) hoặc các cụm khối u, và đem lại những đánh giá ở quy mô lớn về phản ứng của những tế bào u GBM đối với các nồng độ thuốc và sự kết hợp nhiều loại thuốc khác nhau. Điều này giúp tối ưu hóa việc sử dụng những mẫu thử khối u hiếm của các bệnh nhân mắc GBM, từ đó đưa ra cái nhìn chính xác hơn về sự phát triển của khối u và phản ứng của nó đối với những phương pháp điều trị bằng thuốc”, Metin Akay, giáo sư John S. Dunn và là trưởng khoa Kỹ thuật Y sinh ở đại học Houston, cho biết trong báo cáo. Bài viết này đã được xuất bản trong số ra mắt của tạp chí IEEE Engineering in Medicine & Biology Society.
Khả năng đánh giá nhanh tính hiệu quả của thuốc điều trị ung thư sẽ là một cải tiến đáng chú ý so với các phác đồ điều trị ung thư điển hình - khi bệnh nhân phải sử dụng thuốc hóa trị với thời gian thử nghiệm kéo dài vài tháng rồi sau đó mới chuyển sang một loại thuốc khác nếu loại đầu tiên không có hiệu quả. Thiết bị mới này có thể xác định được sự kết hợp thuốc tối ưu chỉ trong vòng hai tuần. “Khi chúng ta có thể nói với bác sĩ rằng bệnh nhân cần kết hợp các loại thuốc nào và tỉ lệ chính xác của mỗi loại đó thì đó chính là y học chính xác”.
Nhóm của Akay lấy một mẩu sinh thiết khối u, nuôi cấy và đưa nó vào trong con chip. Sau đó, họ thêm thuốc hóa trị vào các van cực nhỏ của chip để xác định được tỉ lệ cụ thể và sự kết hợp thuốc tốt nhất nhằm tiêu diệt được nhiều tế bào khối u nhất.
Nhóm nghiên cứu đã nuôi cấy trong ống nghiệm các khối u hình cầu 3-D hoặc các cụm tế bào từ các dòng tế bào GBM cũng như tế bào GBM lấy từ các bệnh nhân, và nghiên cứu ảnh hưởng của việc kết hợp thuốc hóa trị Temozolomide với một chất ức chế có yếu tố nhân kappa B (nuclear factor-κB inhibitor) đối với sự phát triển của khối u.
“Nghiên cứu của chúng tôi đã cho thấy những loại thuốc này có những tác dụng hiệp đồng trong việc ức chế sự hình thành các khối cầu. Loại chip ung thư não này cũng giúp sàng lọc thuốc hiệu quả, quy mô lớn và giá thành rẻ đối với các khối u ung thư 3-D trong phòng thí nghiệm. Ngoài ra, nền tảng này còn có thể được ứng dụng trong các nghiên cứu sàng lọc thuốc bằng kỹ thuật mô liên quan”, trợ lý giáo sư Yasmine Akay cho biết. Cô tham gia vào nhóm nghiên cứu cùng với giáo sư trợ lý nghiên cứu Naze Gul Avci và postdoc Hui Xia. Các mẫu mô được cung cấp bởi cộng tác viên dự án Jay-Jiguang Zhu, bác sĩ, giám đốc khoa Ung thư não, trường Y McGovern ở UT Health (Đại học Y khoa Texas).
Để giảm lượng mẫu thử in vitro, nhóm nghiên cứu đã cải thiện hệ thống chip hiện tại bằng cách thêm vào một lớp phân phối dòng chảy tách lớp, qua đó làm giảm sự mất mẫu trong quá trình nuôi cấy tế bào và ngăn chặn các khối cầu thoát ra ngoài. Nhờ phương pháp này, các khối cầu hình thành đồng đều trên toàn con chip và giúp cho việc thử nghiệm thuốc diễn ra nhất quán giữa mỗi khối.
Nguyễn Hoàng Mỹ Hạnh