Thiết bị cầm tay lấy tế bào sống có thể hỗ trợ phát hiện sớm ung thư buồng trứng ra sao?

Nhiều trường hợp ung thư buồng trứng thanh dịch độ cao được cho là bắt đầu ở vòi trứng, nhưng tổn thương tiền ung thư tại đây có thể nhỏ đến mức khó lấy mẫu chính xác. Một thiết bị cầm tay do nhóm nghiên cứu tại MIT và Johns Hopkins phát triển tiếp cận vấn đề theo cách khác: dùng dòng chất lỏng để tách tế bào sống khỏi một vùng mô rất nhỏ, đồng thời hạn chế tác động đến phần mô xung quanh. [1]

Điểm đáng chú ý không chỉ nằm ở việc lấy được tế bào. Vì tế bào vẫn sống, chúng có thể tiếp tục được nuôi và quan sát, thay vì chỉ cung cấp một hình ảnh cố định dưới kính hiển vi. Nếu công nghệ phát triển thành công, cùng một mẫu có thể giúp nhận diện vùng bất thường, tìm hiểu cách bệnh hình thành và khảo sát phản ứng của tế bào với phương pháp điều trị. Tuy vậy, đây vẫn là công nghệ đang được nghiên cứu, chưa phải xét nghiệm chẩn đoán phổ biến. [1]

Vì sao những tổn thương đầu tiên khó lấy mẫu?

Trong quy trình bệnh học thông thường, vòi trứng đã phẫu thuật cắt bỏ được bảo quản bằng hóa chất, sau đó cắt thành những lát mỏng để bác sĩ giải phẫu bệnh quan sát. Cách này giữ được cấu trúc mô, nhờ đó có thể nhận ra hình dạng và vị trí của vùng bất thường. Đổi lại, các tế bào không còn sống để nuôi cấy hoặc theo dõi hoạt động. Việc cắt lát cũng chỉ cho thấy những phần mô nằm đúng trên lát cắt được kiểm tra. [1]

Khó khăn lớn hơn xuất hiện khi vùng cần tìm chỉ chiếm một phần rất nhỏ của bề mặt mô. Dụng cụ lấy mẫu phải chạm đúng vị trí mà không phá hỏng phần còn lại vốn vẫn cần cho kiểm tra bệnh học. Có thể hình dung một vết mực rất nhỏ trên tờ giấy: cắt cả mảng giấy sẽ lấy được vết mực nhưng làm mất bối cảnh xung quanh, còn chạm quá nhẹ có thể không thu được gì. Bài toán kỹ thuật vì thế là kiểm soát cả vị trí lẫn lực tác động.

Dòng chất lỏng tách tế bào như thế nào?

Thiết bị sử dụng một kênh vi lưu, tức đường dẫn chất lỏng có kích thước nhỏ, áp lên bề mặt mô. Một bơm tiêm tạo lực hút để giữ đầu thiết bị tại chỗ và hình thành vùng kín; bơm tiêm còn lại đẩy chất lỏng qua kênh. Dòng chảy tạo ứng suất trượt theo phương song song với bề mặt, làm các tế bào tại vùng được chọn bong ra và đi vào chất lỏng để thu lại. [1]

Ứng suất trượt có thể được hiểu như lực kéo lướt ngang, thay vì lực đâm hoặc cắt xuyên xuống mô. Sự khác biệt về hướng tác động rất quan trọng: thiết bị hướng đến lớp tế bào trên một khu vực giới hạn mà không cần lấy đi cả miếng mô. Phần bị tác động không phải một điểm tuyệt đối; nó vẫn là một vùng có kích thước do đầu vi lưu và phần tiếp xúc quy định. Vì vậy, độ chính xác cuối cùng còn phụ thuộc vào việc xác định đúng nơi cần đặt thiết bị. [1]

Làm sao tránh lấy quá ít hoặc làm tổn thương mô?

Lực của dòng chảy có thể điều chỉnh. Nếu quá yếu, những tế bào bám chắc sẽ không tách ra; nếu quá mạnh, mục tiêu bảo tồn mô có thể bị ảnh hưởng. Trong thử nghiệm với nhiều loại tế bào, nhóm nghiên cứu nhận thấy mức ứng suất cần thiết không giống nhau. Điều đó cho thấy thiết bị không vận hành bằng một thông số cố định cho mọi mô, mà cần được hiệu chỉnh theo loại tế bào và mục đích lấy mẫu. [1]

Đây cũng là lý do cơ chế vi lưu có giá trị: dòng chất lỏng trong một kênh nhỏ có thể được kiểm soát thay vì quét rộng một cách khó dự đoán. Ví dụ minh họa, việc điều chỉnh dòng chảy giống như thay đổi áp lực nước khi làm sạch một bề mặt mỏng: mục tiêu không phải dùng lực lớn nhất, mà là tìm ngưỡng vừa đủ để lấy lớp cần thiết. So sánh này chỉ giúp hình dung nguyên tắc, không mô tả thông số vận hành của thiết bị.

Vì sao phải giữ tế bào còn sống?

Một tế bào được cố định trong mẫu bệnh học vẫn cho biết nhiều điều về hình thái, nhưng không thể tiếp tục phát triển trong môi trường nuôi cấy. Tế bào sống mở thêm một loại câu hỏi khác: chúng tăng trưởng ra sao, có thể tạo thành mô hình nào và phản ứng thế nào khi điều kiện thay đổi. Trong các thử nghiệm trên mẫu vòi trứng người vừa được cắt bỏ, nhóm nghiên cứu đã thu tế bào sống rồi nuôi chúng thành organoid, tức cấu trúc tế bào ba chiều mô phỏng một số đặc điểm của mô. [1]

Organoid không phải một cơ quan hoàn chỉnh hay bản sao đầy đủ của bệnh trong cơ thể. Giá trị của nó nằm ở khả năng giữ các tế bào có nguồn gốc từ vùng cụ thể và cho phép nghiên cứu chúng trong điều kiện kiểm soát. Về lâu dài, mẫu lấy từ từng người có thể được dùng để khảo sát phản ứng với các phương án điều trị khác nhau. Đó là hướng ứng dụng được nhóm nghiên cứu đặt ra, chưa phải quy trình điều trị cá thể hóa đã sẵn sàng dùng thường quy. [1]

Từ mẫu mô đã cắt bỏ đến phát hiện sớm còn bao xa?

Hướng sử dụng trước mắt được nhóm phát triển nhắm tới là mô đã được lấy khỏi cơ thể. Cách tiếp cận này cho phép thiết bị thu tế bào sống trước khi mẫu được gửi trở lại quy trình bệnh học thông thường. Hai phương pháp khi đó có thể bổ sung cho nhau: một bên cung cấp tế bào để nuôi và thử nghiệm, bên kia bảo toàn việc đánh giá cấu trúc mô. Các thử nghiệm được công bố mới cho thấy khả năng lấy mẫu có mục tiêu trên mô vừa cắt bỏ, không đồng nghĩa thiết bị đã chứng minh được hiệu quả sàng lọc ung thư ở người chưa có triệu chứng. [1]

Một bước phát triển được đề xuất là kết hợp thiết bị với phương pháp quang học nhằm nhận ra vùng mô đáng ngờ trước khi lấy tế bào. Nếu phần quan sát chỉ đúng vị trí và đầu vi lưu thu được tế bào tại chính vị trí ấy, bác sĩ và nhà nghiên cứu sẽ có cầu nối giữa dấu hiệu nhìn thấy với hành vi của tế bào sống. Nhưng để tiến tới lấy mẫu bên trong cơ thể, công nghệ còn phải đáp ứng những yêu cầu khác với thử nghiệm trên mô đã cắt bỏ, gồm cách tiếp cận vị trí, kiểm soát tác động và quy trình quản lý y khoa. [1]

Phát minh này vì thế chưa thay thế sinh thiết hay chẩn đoán bệnh học. Đóng góp trước mắt của nó là biến một vùng mô nhỏ từ đối tượng chỉ có thể quan sát sau khi cố định thành nguồn tế bào còn khả năng phát triển. Nếu tiếp tục được kiểm chứng, thay đổi tưởng như nhỏ trong cách lấy mẫu có thể giúp nghiên cứu tập trung vào giai đoạn rất sớm của bệnh, khi dấu vết còn ít và chính việc thu đúng tế bào đã là một phần khó của bài toán. [1]