Những công nghệ giúp giải mã các bí ẩn y học

Công nghệ và y học đang xích lại gần nhau. Công nghệ được ứng dụng trực tiếp và có thể giải mã các bí ẩn về sức khỏe mà lâu nay y học vẫn chưa tìm ra.

Nhìn thấu xác ướp cổ bằng máy gia tốc hạt

Nhờ tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực công nghệ, con người có thể nhìn thấu bên trong xác ướp mà không làm hư hại đến nguyên mẫu. Mới đây, nhờ nguồn photon cao cấp của Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne qua một thiết bị được gọi là máy gia tốc hạt (particle accelerator), các nhà khoa học đã tạo ra tia X năng lượng lớn soi trên xác ướp Hibbard - xác ướp của một bé gái Ai Cập 5 tuổi có tuổi thọ từ cuối thế kỷ thứ nhất sau Công nguyên. Hibbard đã được chọn để nghiên cứu là vì nó là “chân dung xác ướp” tương đối hoàn hảo, có mặt nạ bằng gỗ với một bức tranh giống như hình hài đứa trẻ. Nhờ các tia X năng lượng cao nên xác ướp hầu như không bị ảnh hưởng mặc dù dễ vỡ. Các nhà khoa học đã nhìn thấu vải liệm và phát hiện thấy những vật thể không thể  giải thích được, như dây trong răng của đứa trẻ, một vật thể hình bát rất lạ trong hộp sọ, và một đồ vật nhỏ kiểu như đá quấn quanh bụng.

Máy gia tốc hạt (còn gọi là máy gia tốc hạt nhân, máy gia tốc hạt cơ bản) là thiết bị sử dụng các năng lượng bên ngoài truyền cho các hạt nhằm tăng vận tốc khiến năng lượng của hạt chuyển động. Có nhiều bản thể máy gia tốc hạt như máy gia tốc thẳng, máy gia tốc tròn và máy gia tốc cực lớn có tên Large Hadron Collider (LHC) do Tổ chức nghiên cứu nguyên tử hạt nhân châu Âu (CERN) phát triển, được ví là "cỗ máy vô cực" có thể giải quyết được rất nhiều các vấn đề hóc búa và phức tạp liên quan đến nhiều lĩnh vực, nhất là lĩnh vực vật lý và y học.

Bút chẩn đoán nhanh ung thư

Một trong những khó khăn nhất trong điều trị ung thư là phải bảo đảm làm sao cho mọi tế bào không mong muốn đều được loại bỏ khi phẫu thuật. Để giải quyết vấn đề này, nhóm chuyên gia ở Đại học Texas (Mỹ) đã phát triển thành công một thiết bị giống như chiếc bút có tên MasSpec có thể quét các khu vực bị nhiễm tiềm ẩn nhanh gấp 150 lần so với các phương pháp truyền thống. Qua thử nghiệm trên 253 bệnh nhân cho thấy, MasSpec phát hiện nhanh các mô ung thư trong vòng 10 giây với độ chính xác lên tới 96%. Nguyên lý làm việc của MasSpec là nhỏ một giọt dịch lên các mô nghi ngờ, sau đó đưa vào một máy phổ khối để phát hiện các sản phẩm phế thải được sản xuất bởi các tế bào ung thư. Giải thích về cơ chế hoạt động của MasSpec Pen, nhóm tác giả cho biết mỗi loại ung thư đều có cấu trúc phân tử riêng giống như vân tay. Khi đặt vào mô nghi ngờ ung thư, nhờ giọt dịch nhỏ, MasSpec sẽ hấp thụ phân tử rồi đưa vào máy phân tích xem có bị bệnh hay không. Kết thúc công đoạn kiểm tra, màn hình máy tính xuất hiện dòng chữ  "bình thường" hoặc "ung thư".

Lần đầu tiên phát hiện CTE và tổn thương não trong cơ thể sống 

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã xác định được bệnh não do chấn thương mãn tính (CTE) ở một bệnh nhân sống. Bệnh nhân cùng 13 cựu vận động viên khác đến từ Liên đoàn Bóng bầu dục Quốc gia Mỹ (NFL) được mời tham gia quét não. Kết quả, phát hiện thấy một loại prôtêin làm tổn thương các tế bào não một cách từ từ và di chuyển trong não, giết chết các tế bào thần kinh.

Năm 2015, một trong những cầu thủ nghỉ hưu, cựu thành viên của đội bóng bầu dục Minnesota Vikings, Fred McNeill, người tham gia nghiên cứu qua đời. Khám nghiệm tử thi cho thấy McNeill đã bị CTE cũng như ALS, hoặc bệnh Lou Gehrig. Nếu kỹ thuật trên hiệu quả và được đưa vào sử dụng, sẽ mang lại nhiều điều tốt lành cho các cựu vận động viên khác của NFL. Ngoài ra, nó còn mang lại lợi ích cho phía quân đội khi phát hiện những bất thường về não ở những người lính tiếp xúc với các vật liệu nổ, gây tổn thương đến não, lâu ngày gây suy giảm nhận thức và trí nhớ cho con người.

Biến xác động vật thành trong suốt nhờ kỹ thuật uDISCO.

Biến xác động vật thành trong suốt để nghiên cứu y sinh

Biến xác động vật thành trong suốt để nghiên cứu sinh học là sản phẩm đi từ kỹ thuật hình ảnh có tên uDISCO (ultimate 3-D imaging of solvent-cleared organs), hiểu nôm na là kỹ thuật hình ảnh 3-D, thể hiện rõ nét cơ quan nội tạng qua dung môi. uDISCO cho phép phơi bày được các prôtêin huỳnh quang trong các mô nhất định như thần kinh với từng chi tiết phức tạp. Hiểu đơn giản hơn, phương pháp này giống với việc biến các bức tường bê tông thành những bức tường kính để dễ dàng nhìn thấy được các đường ống và cáp bên trong.

Trong kỹ thuật uDISCO, các nhà khoa học đã nhúng động vật vào một dung môi để khử bỏ nước và chất béo, thu nhỏ mẫu vật tới 65%, biến nó thành một xác ướp mờ. Tuy được nhúng dung môi nhưng không làm hỏng các prôtêin được tẩm huỳnh quang trong cơ thể của loài gặm nhấm dùng cho thử nghiệm như các kỹ thuật trước đây, và nhờ prôtêin floursecent, các nhà khoa học có được hình ảnh về cấu trúc phức tạp của mô một cách rõ ràng hơn. Hy vọng, uDISCO sẽ được sử dụng để lập bản đồ não con người.

Nguyễn Duy

(Dịch từ Listverse-11/2018)