Phát triển que thử LFIA theo dõi tái phát và điều trị ung thư

Nghiên cứu que thử sắc ký miễn dịch dòng chảy bên (LFIA) của Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam - Hàn Quốc (VKIST) được kỳ vọng mở ra hướng đi mới trong theo dõi tái phát ung thư, phát hiện sớm tác nhân gây bệnh, nâng cao năng lực chẩn đoán tại chỗ và góp phần tăng cường an ninh y tế quốc gia.

Hiện tại, các nguyên mẫu que thử LFIA phục vụ theo dõi tái phát một số bệnh ung thư phổ biến như ung thư vú, ung thư đại trực tràng, đồng thời mở rộng ứng dụng sang phát hiện nhanh các tác nhân gây bệnh truyền nhiễm nguy hiểm như viêm gan B, H5N1, E.coli, Klebsiella và Pseudomonas aeruginosa.

Nền tảng của hướng nghiên cứu này được phát triển từ đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu chế tạo que thử sắc ký miễn dịch từ tính và thiết bị đo từ trường sử dụng cảm biến từ trở xuyên hầm phân tích định lượng nhanh dấu ấn sinh học CA 15-3 và CEA” (Mã số nhiệm vụ: 05.2021M001). 

Nhóm nghiên cứu do PGS.TS. Trương Thị Ngọc Liên dẫn dắt đã tiếp tục phát triển các nguyên mẫu đầu tiên của que thử LFIA nhằm theo dõi tái phát và hỗ trợ điều trị ung thư, đồng thời mở rộng sang phát hiện các vi rút, vi khuẩn gây bệnh có nguy cơ cao đối với sức khỏe cộng đồng.

Theo nhóm nghiên cứu, động lực lớn nhất để theo đuổi hướng đi này đến từ thực tiễn đại dịch COVID-19, khi nhu cầu về các giải pháp xét nghiệm nhanh, đơn giản, dễ tiếp cận trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Trong bối cảnh người bệnh, đặc biệt là bệnh nhân ung thư, gặp nhiều khó khăn trong tiếp cận dịch vụ y tế, việc phát triển một công nghệ xét nghiệm thuận tiện, có thể sử dụng ngay tại chỗ hoặc tại nhà trở thành mục tiêu vừa có ý nghĩa khoa học, vừa mang giá trị nhân văn và thực tiễn rõ rệt.

LFIA là que thử chẩn đoán dùng một lần, có khả năng phát hiện các dấu ấn sinh học trong những mẫu như máu, nước bọt, nước tiểu hay thực phẩm. 

Cấu trúc cơ bản của que thử gồm vùng nhận mẫu, vùng cộng hợp, vùng phát hiện, vùng hấp thụ và tấm mang. Khi mẫu chứa kháng nguyên đích được nhỏ lên que thử, các thành phần sẽ di chuyển theo mao dẫn qua các vùng chức năng, tạo tín hiệu màu tại vạch thử và vạch chứng để cho phép đọc kết quả định tính bằng mắt thường hoặc định lượng bằng thiết bị hỗ trợ.

Điểm mới nổi bật của công nghệ LFIA do VKIST phát triển nằm ở việc sử dụng hạt nano vàng liên hợp cộng hóa trị với kháng thể đặc hiệu, thay cho phương pháp hấp phụ thụ động thường thấy ở nhiều bộ xét nghiệm truyền thống. Cách tiếp cận này giúp liên hợp ổn định hơn trong các điều kiện khắc nghiệt, giảm lượng kháng thể cần dùng, kiểm soát tốt hơn tỷ lệ kháng thể gắn trên mỗi hạt và qua đó tối ưu độ nhạy cũng như độ đồng nhất giữa các lô sản xuất. 

Nhờ khả năng kiểm soát chính xác ngưỡng phát hiện, que thử có thể chỉ hiển thị tín hiệu ở đúng mức bất thường có ý nghĩa lâm sàng, qua đó hỗ trợ chẩn đoán sớm hiệu quả hơn, đồng thời hạn chế nguy cơ dương tính giả hoặc âm tính giả.

Một cải tiến quan trọng khác là việc tích hợp màng tách máu ngay tại vùng nhận mẫu. Nếu như quy trình xét nghiệm truyền thống thường đòi hỏi phải ly tâm để tách huyết tương khỏi máu toàn phần, cần thiết bị cồng kềnh và nhân lực có chuyên môn, thì với sản phẩm của VKIST, người dùng chỉ cần lấy 1-2 giọt máu mao mạch từ đầu ngón tay, nhỏ trực tiếp lên que thử rồi thêm dung dịch đệm đi kèm. Nhờ đó, xét nghiệm có thể được thực hiện nhanh chóng mà vẫn bảo đảm độ chính xác và độ tin cậy cao, phù hợp với mô hình chẩn đoán tại chỗ, chăm sóc sức khỏe cộng đồng và tiếp cận y tế ở vùng sâu, vùng xa.

Ở giai đoạn khảo nghiệm lâm sàng, Que thử phát hiện chỉ dấu ung thư vú (CA15-3) và đại trực tràng (CEA) đã được khảo nghiệm lâm sàng trên 40 mẫu máu bệnh nhân mắc ung thư và gần 200 mẫu máu bệnh nhân khỏe cho kết quả về độ nhạy lớn hơn 98% và độ đặc hiệu, độ tin cậy lớn hơn 99,6%.

Đối với que thử kháng nguyên bề mặt của vi rút viêm gan B, độ đặc hiệu, độ nhạy và độ tin cậy đều lớn hơn 99,5% với số lượng mẫu khảo nghiệm lâm sàng là 59 mẫu dương tính và 165 mẫu âm tính.

Ngoài ứng dụng trong chẩn đoán và theo dõi ung thư, hướng nghiên cứu này còn mở ra nhiều triển vọng khác. Đặc biệt, với que thử phát hiện virus H5N1, thử nghiệm trên mẫu vi rút phân lập và mẫu bệnh phẩm gia cầm mắc bệnh cho thấy độ chọn lọc đạt 100%, độ nhạy tương đương ngưỡng Ct 35 của xét nghiệm PCR. Dù hiện nay các sản phẩm vẫn mới ở mức nguyên mẫu, chưa phải sản phẩm thương mại, các kết quả bước đầu đã cho thấy tiềm năng ứng dụng rất lớn.

Bên cạnh ứng dụng trong theo dõi tái phát ung thư và phát hiện vi rút, nhóm nghiên cứu còn phát triển giải pháp tích hợp thu mẫu bioaerosol với công nghệ sắc ký miễn dịch để phát hiện nhanh vi sinh vật trong không khí như E.coli, Klebsiella hay trực khuẩn mủ xanh. Hướng đi này có thể mở rộng giá trị sử dụng của công nghệ LFIA sang giám sát nhiễm khuẩn bệnh viện, kiểm soát dịch bệnh trong nông nghiệp, chăn nuôi và góp phần bảo đảm an toàn thực phẩm. Nếu được hoàn thiện quy trình và sản xuất ở quy mô thương mại, đây có thể trở thành nhóm sản phẩm có giá thành phù hợp, khả năng ứng dụng rộng và ý nghĩa lớn đối với hệ thống y tế dự phòng.

Tính đến hiện tại, nhóm đã sở hữu 02 bằng giải pháp hữu ích liên quan đến quy trình sản xuất que thử CEA và HBsAg. Song song đó, hồ sơ đăng ký sáng chế cho các thiết bị phát hiện mầm bệnh truyền nhiễm trong không khí cũng đang trong giai đoạn thẩm định. Hệ thống sở hữu trí tuệ này tạo ra hành lang pháp lý vững chắc và là tiền đề then chốt để nhóm đẩy mạnh chuyển giao công nghệ, nâng cấp quy mô (scale-up), đồng thời bắt tay cùng doanh nghiệp trong tiến trình thương mại hóa sản phẩm.

Thời gian tới, nhóm đặt mục tiêu thương mại hóa các bộ kit xét nghiệm nhanh dấu ấn ung thư cũng như các vi khuẩn, vi rút gây bệnh truyền nhiễm. Đồng thời, nhóm cũng đang phát triển bộ kit tách chiết DNA/RNA dựa trên công nghệ LFIA, có khả năng thay thế các kit nhập khẩu hiện nay. 

Theo định hướng nghiên cứu, sản phẩm này có thể rút ngắn thời gian thao tác xuống còn 3-5 phút, tích hợp toàn bộ các bước phá tế bào, rửa và thu hồi DNA/RNA ngay trên que tách, không cần thêm thiết bị hỗ trợ, với giá thành dự kiến chỉ bằng khoảng 1/3 đến 1/5 so với các bộ kit thương mại. 

Điểm mấu chốt tạo nên khác biệt chính là việc ứng dụng công nghệ plasma lạnh để tạo vùng đệm giúp giữ lại DNA/RNA và thu hồi dễ dàng. Đây là hướng đi mới, vừa rút ngắn thời gian thao tác, vừa giảm chi phí đáng kể, phù hợp cho cả nghiên cứu lẫn ứng dụng thực tiễn trong y tế và nông nghiệp.

Từ góc độ rộng hơn, thành công bước đầu của hướng nghiên cứu tại VKIST cho thấy năng lực làm chủ công nghệ lõi trong lĩnh vực chẩn đoán sinh học nhanh của các nhà khoa học Việt Nam. 

Đây không chỉ là câu chuyện của một sản phẩm nghiên cứu, mà còn là bước đi quan trọng hướng tới xây dựng năng lực tự chủ về công nghệ y sinh, giảm phụ thuộc vào nhập khẩu, tăng cường khả năng ứng phó với các nguy cơ dịch bệnh mới nổi và góp phần củng cố an ninh y tế quốc gia trong bối cảnh mới.