Con chip nhỏ xíu này sẽ biết chính xác bạn có nguy cơ mắc tiểu đường hay ung thư trong 30 phút

Mỗi người trong số chúng ta là một cá thể riêng biệt, mỗi đặc điểm sinh học như dấu vân tay, mống mắt, gien di truyền riêng biệt với nhau. Đó cũng là lý do vì sao không phải loại thuốc nào cũng phát huy hiệu quả như nhau với mỗi người, thậm chí còn có thể gây tác dụng phụ ngược lại.

Vì vậy, khi Giáo sư về kỹ thuật tại Đại học Hoàng gia London, người đứng đầu Trung tâm Công nghệ dựa trên sinh học, nhà phát minh Chris Toumazou giới thiệu một thiết bị phân tích chuỗi gien di truyền, được ông gọi “lab-on-a-chip” (Phòng thí nghiệm trên một con chip), mọi người đã hết sức sửng sốt. Sự phức tạp của nó và khả năng ứng dụng đa dạng đã làm cho nó có tiềm năng lớn trong một lĩnh vực mới trị giá nhiều tỷ USD: dược phẩm cá nhân.

Con chip làm được điều kỳ diệu này như thế nào

Toàn bộ thiết bị này có cấu tạo tương đối đơn giản, bao gồm một tấm microchip bằng silicon, được thiết kế đặc biệt để gắn trên một chiếc USB. Thiết bị “lap-on-a-chip” này sẽ thực hiện một cuộc kiểm tra ADN trong vòng chưa đến 30 phút và với chi phí chỉ khoảng 20 USD.

Các phương pháp phân tích ADN truyền thống từ lâu đã được thực hiện trong phòng thí nghiệm với các thiết bị chuyên dụng, và quá trình này thường sẽ mất đến hàng tuần lễ để cho kết quả - đi kèm với đó là một chi phí rất đáng kể.

Nhà phát minh Chris Toumazou.

Mỗi thiết bị “lab-on-a-chip” này được đặt trong đó thông tin một chuỗi gien di truyền, tìm thấy ở những người dễ mắc căn bệnh hay tật nào đó, để xác định xem liệu ai đó có mang các gien này hay không.

Ví dụ, một con chíp có thể sử dụng để phát hiện xem liệu ai đó có rủi ro mắc bệnh tiểu đường type 2 hay không, trong khi một con chip khác được thiết kế để nhận ra sự hiện diện của các gien liên quan đến bệnh tim mạch.

Người dùng sẽ cung cấp một mẫu ADN, dưới dạng mẫu nước bọt hay miếng gạc trên miệng, sau đó thấm chính xác vào một loạt các miếng bán dẫn, được lập trình để thực hiện một số thử nghiệm “hóa học phức tạp.”

Nếu mẫu ADN phù hợp với thông tin chuỗi gien được lưu trên thiết bị này, các ion Hydro được giải phóng (xảy ra khi các cặp nucleotit liên kết với nhau trong chuỗi ADN). Phản ứng này tạo ra một tín hiệu làm chuyển mạch trên thiết bị và cho biết người này dễ có khả năng mắc bệnh gì với điều kiện cụ thể. Nếu không có tín hiệu nào được phát ra, không cặp nucleotit nào được tạo thành, cũng sẽ không có các ion Hydro được giải phóng, nghĩa là mẫu ADN không dễ mắc phải bệnh nào đó trong điều kiện cụ thể.

Quá trình phân tích của thiết bị này.

“Tất cả chúng ta chỉ khác nhau 0,1% và mỗi khi ai đó tiến hành một cuộc xét nghiệm gien, chúng tôi lại phát hiện ra điều khác biệt mới.” Ông Toumazou giải thích. “Các khác biệt này là đột biến và chúng tôi sẽ tạo ra các bộ lưu thông tin mới cho những gien khác biệt này, để chứa trên con chip.”

Tiềm năng to lớn của một con chip nhỏ

Kích thước nhỏ gọn của thiết bị này cho phép nó thực hiện các xét nghiệm nhanh chóng trong phòng khám của bác sĩ hay được điều khiển từ xa cho một địa điểm cách xa các trung tâm y tế. Thậm chí nó còn có thể được thực hiện ngay tại nhà riêng của bệnh nhân, khi con chip có thể cắm vào chiếc laptop hay thiết bị tương tự, để cho ra kết quả. Điểm then chốt của thiết bị này là không bắt buộc phải có sự can thiệp của các chuyên gia.

Con chip trên tay ông Toumazou.

Ngoài ra, một ưu điểm khác cho công nghệ này mà ông Toumazou nhấn mạnh, đó là sự riêng tư và bảo mật. Hiện nay, phần lớn các dịch vụ phân tích chuỗi gien di truyền khác trên thị trường yêu cầu khách hàng phải gửi mẫu đến để phân tích, một số hãng còn chuyển các thông tin cho các đối tác thứ ba khác. Nhưng công nghệ của Toumazou cho phép khách hàng tự quản lý, tự tạo mẫu, phân tích và giữ kết quả cho riêng mình. Thậm chí, họ có thể tiêu hủy ngay sau khi sử dụng.

Hơn nữa, các con chip có thể tiết lộ xu hướng mắc phải một loạt các bệnh di truyền đối với một cá nhân, ví dụ bệnh tiểu đường type 2, cũng như khả năng không dung nạp loại thuốc cụ thể nào đó trên thị trường. Việc phát hiện xu hướng mắc bệnh nào đó, k hông có nghĩa nó sẽ trở thành điều chắc chắn trong tương lai, nhưng điều này sẽ giúp họ thay đổi, để có lối sống phù hợp và giảm thiểu rủi ro cho bản thân.

Ngoài ra, thiết bị này cũng có thể được sử dụng để xác định loại thuốc mà cá nhân sẽ có phản ứng hiệu quả nhất cũng như liều lượng cần thiết. Trong bài thuyết trình năm 2015, ông Toumazou đã nói về một bệnh nhân ung thư đã thay đổi loại thuốc đang sử dụng, sau khi tiến hành xét nghiệm ADN trên thiết bị của ông. Con chip trên thiết bị đã phát hiện ra cơ thể bệnh nhân này kháng với thuốc điều trị ung thư mà cô đang được chỉ định dùng.

Theo văn phòng sáng chế châu Âu, nơi đã gọi ông Toumazou là nhà sáng chế của năm do công trình nghiên cứu của ông vào năm 2014. Công nghệ này có tiềm năng trong việc chuyển từ việc điều trị bằng thuốc sang phòng ngừa sớm – một mong muốn phổ biến của ngành y tế công cộng.

"Lab-on-a-chip" - thiết bị phân tích chuỗi gien tốc độ cao.

Đưa ADNđến người tiêu dùng

Bên cạnh những điều thú vị về tương lai của các con chip này, ông Toumazou cũng thừa nhận vẫn còn một số thách thức ở phía trước, như thực tế rằng các công ty dược phẩm vẫn đang phải vật lộn với ý tưởng về dược phẩm cá nhân.

“Trừ khi đó là các đại gia của thị trường, thường rất hiếm, còn các công ty dược phẩm thực sự hoài nghi về việc thay đổi cách tiếp cận này.” Ông Toumazou cho biết.

Kết quả là ông đã phải phát triển một số sản phẩm phụ cho người tiêu dùng từ cùng nền tảng công nghệ của mình. Ông hy vọng, điều này sẽ giúp chứng minh tính hiệu quả và nâng cao khả năng nhận thức chung về các tiềm năng của nó.

Năm 2014, ông Toumazou cùng với Nick Rhodes, thành viên của ban nhạc nổi tiếng những năm 80 Duran Duran, ra mắt hãng mỹ phẩm GeneU. Công ty này cung cấp các sản phẩm chăm sóc da cá nhân bằng cách tạo ra các huyết thanh riêng biệt phù hợp với gen di truyền của từng khách hàng.

Các kế hoạch khác cũng được triển khai cùng với đồng nghiệp khác tại GeneU, tiến sĩ Maria Karvela, để đưa thiết bị lab-on-a-chip đi xa hơn. Dự án này tìm cách cung cấp cho người tiêu dùng thông tin chi tiết cho phần lớn các loại thực phẩm và các loại sản phẩm tiêu dùng phù hợp họ nên mua, dựa trên việc phân tích ADN của họ.

Với việc nhiều quốc gia đang ghi nhận sự gia tăng mức độ các căn bệnh mãn tính, ví dụ như chứng béo phì và các bệnh tim mạch, do liên quan đến việc thay đổi lối sống, những suy nghĩ đằng sau ý tưởng này của ông là rất rõ ràng.

“Chúng tôi không muốn rao giảng với mọi người. Chúng tôi chỉ muốn họ sử dụng ADN như một tư liệu đáng tin cậy để sắp xếp lại các sản phẩm mà họ mua.” Bà Karvela giải thích. “Nếu họ muốn mua bánh quy, sẽ tốt thôi. Nhưng hãy tìm loại bánh quy tốt nhất cho sức khỏe của họ, và cho đặc trưng di truyền của họ.”

Tham khảo CNN