5 ứng dụng thành công của công nghệ tin học trong ngành y

Phải nói ngay rằng kể từ khi ngành công nghệ tin học phát triển, đặc biệt là ra đời các loại máy tính, phần mềm thế hệ mới đã giúp cho việc nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng các loại dược phẩm mới và  khám chữa bệnh cho con người mang lại có hiệu quả hơn, trong đó 5 ứng dụng dưới đây được xem là thành công nhất.

1. Theo dõi thuốc

Một trong những ứng dụng khá thành công của máy tính trong y học là dự báo các tác dụng phụ cũng như hiệu quả của thuốc chữa bệnh để biết được mức độ hấp thụ, phân phối, chuyển hóa và bài tiết của thuốc sau khi được đưa vào cơ thể. Để biết được quá trình dược động học của các quá trình này, ĐH Michigan Mỹ (UOM) mới đây đã tạo ra một công cụ tính toán để mô phỏng quá trình vận chuyển thuốc ở  cấp tế bào. Quá trình mô phỏng này giúp cho các nhà khoa học quan sát và hiểu được các phân tử thuốc khi đi vào  bên trong tế bào, đặc biệt là biết được loại thuốc nào sẽ tới đích theo như dự kiến, loại nào không. Bằng việc dùng kính hiển vi các nhà khoa học còn biết được những thay đổi của các phân tử thuốc lang thang trong cơ thể hoặc trong các tế bào. Các quá trình mô phỏng này cũng có thể được dùng để sàng lọc các loại thuốc hiện đang được lưu thông chữa bệnh hoặc những loại thuốc sẽ được dùng trong tương lai để hạn chế những tác dụng phụ không mong muốn gây ra từ thuốc.

2. Dự báo các phản ứng phụ của thuốc

Thông thường, khi các loại thuốc tương tác với các protein không mong muốn sẽ tạo ra các phản ứng phụ, gây phát ban, trầm cảm và các hiệu ứng khó chịu khác. Tác dụng phụ của thuốc là lý do phổ biến thứ hai sau hiệu quả kém của thuốc trong các thử nghiệm lâm sàng vì vậy dự đoán sớm được các tác dụng phụ của thuốc vừa tiết kiệm thời gian lại tiết kiệm được cả chi phí. Đi đầu trong lĩnh vực này, các chuyên gia ở ĐH California Mỹ mới đây đã hợp tác với Viện nghiên cứu Y sinh Novartis đã phát minh ra một chế độ tính toán dùng cho  máy tính có thể biết được tới 656 loại thuốc kê đơn có các phản ứng phụ. Các nhà khoa học đã dùng các loại thông tin về hàng nghìn các hợp chất hóa học để dự báo quá trình liên kết thuốc và những tác dụng phụ không mong muốn, giảm được một nửa thời gian lẫn chi phí trong quá trình điều trị.

3. Sàng lọc thuốc

Từ lâu giới khoa học, đặc biệt là các nhà hóa học rất quan tâm đến các loại phân tử có trong các liệu pháp chữa bệnh, bởi dược phẩm có chứa tới hàng nghìn hợp chất hóa học khác nhau. Cho dù con người đã phát minh ra rô bốt, nhưng phương pháp sàng lọc tốt nhất cũng phải mất vài tháng mới xong. Ngày nay nhờ công nghệ tin học, người ta đã tạo ra những ngân hàng dữ liệu có tới hàng triệu các loại hóa chất khác nhau nên việc sàng lọc thuốc, tìm hiểu các thành phần hóa học của thuốc cũng trở nên dễ dàng hơn, hay còn gọi là phương pháp sàng lọc ảo nhưng lại có kết quả cao và độ tin cậy lớn. Hiện nay các chuyên gia ở ĐH Southern Mcthodist (UMU) Mỹ đã ứng dụng kỹ thuật này, kết hợp với các siêu máy tính, có thể thẩm định, sàng lọc được trên 40.000 hóa chất mỗi ngày để tìm ra những hợp chất đích thực có khả năng phong bế một loại protein làm giảm tác dụng của các loại thuốc dùng trong liệu pháp hóa trị liệu. Bằng việc kết hợp 8 triệu hóa chất, các nhà khoa học ở UMU đã lập được danh sách chỉ gồm vài trăm hóa chất có chứa loại protein nói trên và nghe nói danh sách này hiện đã rút ngắn chỉ còn 30 hóa chất.

4. Phát minh ra những loại thuốc mới

Thông thường để tìm ra được một loại thuốc mới từ khâu nghiên cho đến khi thương phẩm mất ít nhất 15 năm, chi phí trên 1 tỷ USD, nhưng ngày nay nhờ các tiến bộ khoa học, đặc biệt là trong lĩnh vực tin học, quá trình trên đã được rút ngắn. Bằng cách tính toán chọn lọc thông qua cơ sở dữ liệu đã được công bố công khai về hệ gen, các chuyên gia ĐH Stanford của Mỹ đã phát hiện thấy 52 loại bệnh của con người có thể điều trị hiệu quả bằng thuốc, kể cả ung thư, Crohn hay bệnh tim mạch. Ngoài ra cũng nhờ thông tin trên các nhà khoa học biết được mức độ điều trị của từng loại thuốc, kể cả những hiệu ứng nghịch hoặc không có tác dụng và phát hiện ra những tác dụng kép của thuốc. Ví dụ Topiramate, thuốc chống co giật dùng để điều trị bệnh động kinh, nhưng lại có tác dụng trị bệnh viêm nhiễm đường ruột, đặc biệt là sau khi Topiramte được thử nghiệm thành công trên chuột.

5. Cho ra đời loại thuốc đa năng

Hầu hết các loại thuốc phát huy tác dụng bằng cách phong bế hoặc kích hoạt của các protein đặc trưng trong cơ thể. Ví dụ như thuốc giảm đau, phong bế một enzyme tham gia trong quá trình gây viêm nhiễm. Để tạo ra loại thuốc có thể tương tác với một protein theo ý định chủ quan, các nhà khoa học đã sử dụng một model cấu trúc được vi tính hóa protein ở dạng phân tử có khả năng "giải mã" tính năng sinh học. Hiện nay nhóm các chuyên gia ở ĐH Texas Mỹ đã sử dụng các thuật toán đã được cải tiến để tạo ra cấu trúc của một protein và nhờ có kỹ thuật này nên các nhà khoa học hiểu sâu thêm cấu trúc của protein, tạo ra những loại thuốc đa năng, có hiệu quả cao trong việc điều trị, đặc biệt là phong bế chức năng của các loại protein gây bệnh có trong cơ thể con người.

Khắc Nam 

(Theo LS - 9/2012 )