Trước que thử hiện đại: bộ xét nghiệm tiểu đường đổi màu ra đời thế nào?

Năm 1949, một bộ xét nghiệm mang tên Test Kit No. 7 cho phép bác sĩ kiểm tra đường trong máu bằng vài viên thuốc thử, ống nghiệm và một tấm đệm amiăng. Chỉ sau khoảng 5 đến 10 phút, dung dịch chuyển thành màu xanh hoặc trong, tạo ra câu trả lời đơn giản để sàng lọc bệnh tiểu đường. Theo Science History Institute, dụng cụ nhỏ gọn ấy là kết quả của một hành trình dài: từ đun nước tiểu với dung dịch đồng, qua phép thử caramel hóa, rồi mới đến xét nghiệm máu nhanh và rẻ hơn. [1]

Bác sĩ từng tìm đường trong nước tiểu như thế nào?

Đầu thế kỷ 20, khi nghi ngờ một người mắc bệnh tiểu đường, bác sĩ có thể tìm đường bằng cách đun nước tiểu của bệnh nhân với dung dịch đồng. Đây là một phép thử hóa học: mẫu tạo ra phản ứng quan sát được, còn bác sĩ dùng kết quả ấy để hỗ trợ nhận định về bệnh. Quy trình này khác xa hình ảnh que thử gọn nhẹ ngày nay, bởi nó cần lấy mẫu, pha hóa chất và dùng nhiệt trước khi có thể đọc kết quả. [1]

Cách làm đó cho thấy một nguyên tắc quan trọng trong lịch sử chẩn đoán: bác sĩ không nhìn thấy trực tiếp căn bệnh mà tìm một dấu hiệu có thể đo hoặc quan sát. Ở đây, dấu hiệu được tìm là đường. Màu sắc hay trạng thái của dung dịch đóng vai trò như cầu nối giữa một biến đổi hóa học vô hình với quyết định của người đọc xét nghiệm. Tuy nhiên, kết quả vẫn phụ thuộc vào quy trình thao tác và cách diễn giải sau phản ứng. [1]

Michael Somogyi đã rút gọn phép thử ra sao?

Tại Jewish Hospital of St. Louis, nhà hóa sinh Michael Somogyi phát triển một cách sàng lọc nhanh và ít tốn kém hơn. Phép thử của ông sử dụng natri cacbonat, nước tiểu và nhiệt, dựa trên hiện tượng caramel hóa. Thay vì chỉ tìm một thiết bị mới, Somogyi thay đổi chính cách tạo ra tín hiệu có thể quan sát. Mục tiêu thực tế là giảm thời gian và chi phí của bước kiểm tra ban đầu. [1]

Đóng góp này nằm trong một giai đoạn y học đang thay đổi mạnh. Insulin được phát hiện tại Toronto năm 1921, và Somogyi cùng hai nhà hóa sinh khác sau đó phát triển phương pháp chiết xuất insulin từ tụy động vật. Năm 1922, một trẻ em mắc tiểu đường tại Mỹ được điều trị bằng insulin do nhóm của ông sản xuất. Khi đã có phương pháp điều trị, nhu cầu nhận biết người có khả năng mắc bệnh càng trở nên thiết thực. [1]

Vì sao xét nghiệm chuyển từ nước tiểu sang máu?

Bước tiếp theo là kiểm tra máu. Eli Lilly giới thiệu Test Kit No. 7 vào năm 1949, sử dụng phương pháp phân tích máu Wilkerson-Heftmann để chỉ báo mức đường bất thường. Bộ dụng cụ mà Somogyi từng sở hữu có bốn viên thuốc thử, một số ống nghiệm và tấm đệm amiăng. Người dùng cần thêm nước cất cùng 0,1 cc máu, tương đương 0,1 ml theo cùng đơn vị thể tích. [1]

Điểm mới không chỉ nằm ở loại mẫu. Bộ thử cho kết quả trong khoảng 5 đến 10 phút và được giới thiệu là rẻ hơn mười lần so với những phương pháp sàng lọc khác lúc bấy giờ. Nó cũng được thiết kế để người thực hiện không cần đào tạo chuyên biệt cho thao tác và cách đọc. Như vậy, một quy trình vốn gắn với nhiều bước trong phòng xét nghiệm được thu nhỏ thành một bộ dụng cụ có thể dùng ngay tại cơ sở khám bệnh. [1]

Hai trạng thái màu đã biến kết quả thành câu trả lời thế nào?

Cách đọc Test Kit No. 7 đặc biệt trực quan: dung dịch màu xanh được hiểu là có đường và người được thử mắc tiểu đường; dung dịch trong được hiểu là không có đường và không mắc bệnh. Đây là cách diễn giải được giới thiệu cùng bộ thử vào thời điểm đó. Quan sát màu là phần trực tiếp nhìn thấy, còn kết luận về bệnh là bước diễn giải dựa trên quy ước của phương pháp. [1]

Sự đơn giản ấy giải quyết một vấn đề thực tế: kết quả càng rõ thì càng ít đòi hỏi kỹ năng đọc dụng cụ. Nhưng hai trạng thái màu cũng nén một hiện tượng sinh học thành lựa chọn có hoặc không. Bộ thử vì thế đáng chú ý như một bước trong lịch sử thiết kế xét nghiệm: thành công của dụng cụ không chỉ phụ thuộc vào phản ứng hóa học, mà còn vào việc kết quả có thể được nhận biết nhanh và nhất quán hay không. [1]

Vì sao xét nghiệm rộng rãi từng gây tranh luận?

Cuối thập niên 1940, một số bài trên tạp chí y khoa tại Mỹ khuyến khích bác sĩ kiểm tra nước tiểu trên diện rộng, thậm chí đề xuất mỗi người được thử hằng năm. Nếu xét nghiệm nước tiểu cho kết quả dương tính, người đó sẽ tiếp tục được kiểm tra máu. Chuỗi sàng lọc này cho thấy bộ thử máu không xuất hiện riêng lẻ mà nằm sau một bước kiểm tra ban đầu đơn giản hơn. [1]

Tranh luận không dừng ở chuyện tìm bệnh. Khi insulin đã trở nên dễ tiếp cận hơn, Somogyi bắt đầu nghi ngờ việc sử dụng thuốc này thiếu chọn lọc. Năm 1948, ông cho rằng phần lớn người trưởng thành mắc tiểu đường có thể kiểm soát bệnh bằng chế độ ăn; một năm sau, ông công khai quan điểm tại hội nghị của American Chemical Society và vấp phải phản ứng từ giới y khoa. Đây là quan điểm lịch sử của Somogyi, không phải hướng dẫn điều trị hiện nay. [1]

Test Kit No. 7 vì thế phản ánh hai chuyển động diễn ra đồng thời. Chẩn đoán trở nên nhanh, rẻ và dễ phổ biến hơn, nhưng chính khả năng mở rộng sàng lọc lại đặt ra câu hỏi về cách dùng kết quả sau đó. Từ ống nghiệm đổi màu đến các dụng cụ thử hiện đại, bài toán không chỉ là phát hiện một tín hiệu. Điều quan trọng không kém là hiểu tín hiệu ấy đại diện cho điều gì và nó nên dẫn đến bước tiếp theo nào. [1]