Bệnh sốt rét tiếp tục gây ra mối đe dọa sức khỏe trên phạm vi toàn cầu, với khoảng 247 triệu số ca nhiễm và hơn 600.000 ca tử vong hàng năm, chủ yếu ở khu vực cận Sahara, châu Phi. Đặc biệt, đáng báo động là bệnh sốt rét ác tính thể não, một thể bệnh nghiêm trọng có tỷ lệ tử vong và di chứng cao, nhất là ở trẻ em dưới 5 tuổi và phụ nữ mang thai tại vùng có bệnh lưu hành cao.

Các hệ thống xử lý một lượng nhỏ chất lỏng (microfluidic systems)đều phát triển từ nhu cầu thực tiễn để đánh giá nhiều vấn đề y tế phát sinh. Lợi điểm quan trọng của hệ thống phân tích thể tích siêu nhỏ (micrototal analysis systems) dựa trên các công nghệ xử lý thể tích chất lỏng nhỏ và lồng ghép hay tích hợp vào các công cụ thiết bị đo lường cầm tay nho gọn và tự động, hay các thiết bị xử lý cùng lúc nhiều mẫu nhất nhưng chi phí thấp nhất. Một số phương pháp phổ kế hiện đang dùng để phát hiện sốt rét được đánh giá vừa có ưu điểm vừa có nhược điểm và sự thích ứng của nó vào trong một hệ vi xử lý thể tích siêu nhỏ.

Các phương pháp khuếch đại phân tử như các ứng viên dẫn đầu tong công nghệ hệ thống dựa vào chip (chip-based systems) vì chúng mang lại độ nhạy rất cao, khả năng định loài và chủng ký sinh trùng sốt rét, chúng sẽ phù hợp để dùng phát hiện kiểu gen mới của ký sinh trùng đang xuất hiện dựa vào các nghiên cứu di truyền (genomic-based research).Các cách tiếp cận hiện tại để phát triển khuếch đại phân tử dựa vào chip (chip-based molecular amplification) cũng được xem là công nghệ flow-through PCR. Dù có nhiều thách thức phải giải quyết dựa trên hệ thống phân tích thể tích nhỏ (micrototal analysis system) để chẩn đoán sốt rét, song các bước tiếp cận và thực hiện thử nghiệm gần đây đã có lợi điểm tiềm năng và có giá trị sử dụng.

Hình 1

Xét nghiệm chẩn đoán nhanh (RDTs) hiện nay phát hiện sốt rét cho kết quả cơ bản là dương tính hoặc âm tính, nhưng thường không phát hiện được các trường hợp nhiễm trùng không có triệu chứng (asymptomatic infestation) và thiếu độ nhạy cần thiết để phát hiện sớm các trường hợp nặng. Các xét nghiệm dựa trên các sinh học phân tử (molecular-based test) hiện nay nhạy hơn nhưng giá thành cao, mất thời gian thực hiện, cần những những xét nghiệm viên có kỹ năng, kinh nghiệm, đã được đào tạo bài bản và cần đến các thiết bị chuyên dụng, khiến chúng không phù hợp với ứng dụng rộng rãi hoặc thực hành thường quy ở những nơi có nguồn lực và kinh tế hạn chế.

Hình 2. Thiết kế một mô hình lồng ghép DEP–FFF có giai đoạn phân tích tế bào và dòng chảy,
hệ thống real-time PCR có thể chẩn đoán sốt rét và bệnh truyền nhiễm khác tại cơ sở y tế và thực địa
nhanh chóng và tăng độ bao phủ chẩn đoán

Trước những thách thức trên và nhu cầu thực tế, các nhà nghiên cứu hiện đã phát triển một xét nghiệm mới để chẩn đoán bệnh sốt rét vừa nhanh vừa chính xác. Test nhanh chẩn đoán sốt rét tại chỗ (microfluidic point-of-care_mPOC) ra đời, mang lại sự cải thiện đáng kể so với các xét nghiệm truyền thống và sẽ đặc biệt hữu dụng cho các vùng xa khó tiếp cận dịch vụ y tế cơ sở.

Các nhà nghiên cứu của Đại học Rice (Houston, Texas, Mỹ; www.rice.edu) đã phát triển test nhanh mPOC dùng để phát kháng nguyên, định lượng dấu ấn sinh học ký sinh trùng sốt rét P. falciparum histidine-rich protein 2 (PfHRP2) trong máu toàn phần. Hệ thống microfluidics là bất kỳ thiết bị nào xử lý một lượng nhỏ chất lỏng. Chất lỏng di chuyển qua các kênh mỏng hơn sợi tóc và các van nhỏ có thể bật và tắt dòng chảy. Các kênh này được làm bằng các vật liệu như thủy tinh, polyme, giấy hoặc gel.

Thiết bị này cung cấp các chế độ chẩn đoán kép để phát hiện kháng nguyên protein giàu histidine 2 (PfHRP2)ở nồng độ thấp và nồng độ cao, giúp thiết bị trở nên linh hoạt cho các nhu cầu chẩn đoán khác nhau, chẳng hạn như xác định các trường hợp nhiễm ký sinh trùng sốt rét không có triệu chứng và dự đoán tiến triển của bệnh. Test cho kết quả chỉ trong 15 phút, có thể dễ dàng truy cập kết quả thông qua ứng dụng điện thoại thông minh do các nhà nghiên cứu phát triển.

Các thử nghiệm thực địa ở Malawi, xét nghiệm miễn dịch mPOC, đối chứng vớixét nghiệm miễn dịch liên kết enzyme PfHRP2 (ELISA) làm tiêu chuẩn cho thấy độ chính xác tương đồng nhau, nhưng sử dụng đơn giản và thời gian nhanh hơn 12 lần.

Sự tiến bộ trong chẩn đoán bệnh sốt rét, giúp phát sớm và điều trị kịp thời, đặc biệt là bệnh sốt rét ở não, có khả năng cứu sống nhiều người hơn. Người đứng đầu nhóm nghiên cứu cho biết “Xét nghiệm miễn dịch mPOC được thiết kế đơn giản, chính xác và có thể triển khai tại cơ sở, phù hợp để sử dụng ở nông thôn và vùng sâu, vùng xa so với các Trung tâm y tế ở cận Sahara, châu Phi.

Hình 3. Hai tác giả chính của công trình nghiên cứu Peter Lillehoj và Jiran Li.Nguồn: Đại học Rice

Không giống như các xét nghiệm truyền thống, thiết bị mPOC này không yêu cầu tách huyết tương,hay dụng cụ, xử lý mẫu phức tạp hoặc thời gian ủ dài, sử dụng dễ dàng ngay cả nhân viên chăm sóc sức khỏe được đào tạo tối thiểu.

Hình 4. Kết quả biểu diễn về chẩn đoán sốt rét với mức độ siêu nhạy và tốc độ phân tích cao

Ở những khu vực có khả năng tiếp cận dịch vụ chăm sóc sức khỏe (CSSK) hạn chế cơ sở vật chất, xét nghiệm mPOC có thể là các yếu tố thayđổi tình hình sốt rét. Nó có thể giúp các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe nhanh chóng xác định và điều trị những trường hợp nặng, tăng khả năng cứu sống bệnh nhân. Bằng cách phát hiện sớm và quản lý thích hợp các trường hợp sốt rét, chúng ta có thể giảm bớt gánh nặng bệnh và cải thiện kết quả điều trị của bệnh nhân.Nhóm nghiên cứuđã công bố công trình nghiên cứu của họ vào ngày 06 tháng 2 năm 2024 trên Tạp chí Biosensors và Bioelectronics.

1. Jiran Li, Alexuse M Saidi, Karl Seydel, Peter B Lillehoj(2024). Rapid diagnosis and prognosis of malaria infection using a microfluidic point-of-care immunoassay. Biosens Bioelectron, 2024 Apr 15:250:116091.doi: 10.1016/j.bios.2024.116091. Epub 2024 Feb 2.

2. Leshan Xiu,Huimin Li,Qinqin Hu, Yuqian Zhang, Shen-Bo Chen, Chenxi Wang (2023). A versatile microfluidic platform for malaria infection screening and Plasmodium species genotyping. Ebiomedicine, Volume 98104898.

3. Peter Gascoyne, Jutamaad Satayavivad, Mathuros Ruchirawat (2004). Microfluidic approaches to malaria detection. Acta Trop. 2004 Feb;89(3):357-369. doi: 10.1016/j.actatropica.2003.11.009

Các nội dung khác »

---