Các nhà nghiên cứu tại Đại học Case Western Reserve đã phát triển một số kỹ thuật nhằm nhanh chóng phát hiện ra sự kháng thuốc của một số chủng ký sinh trùng gây bệnh sốt rét. Mục tiêu của nhóm nghiên cứu là cho phép các nhóm thuốc điều trị phản ứng kịp thời với sự kháng thuốc và với phương thức này, nhiều ca bệnh sẽ được cứu sống khi mà “tuổi thọ” của các loại thuốc dùng chống lại các tác nhân gây bệnh được kéo dài thêm.
Hiện tại, các giám sát và theo dõi tình trạng bệnh tật và sự kháng thuốc có thể mất nhiều tháng từ thực địa cho đến các thử nghiệm trong labo nhưng với sự thành công của những phương pháp mới cho phép chúng ta có các kết quả mong muốn hoặc chi ít cũng là một số thông tin hữu ích về tình hình bệnh tật chỉ trong vài ngày và giá thành cho các nghiên cứu như thế này sẽ giảm đi khá nhiều.
Các nhà nghiên cứu đã thay đổi các thí nghiệm truyền thống và phương pháp phân tích toán học để làm sáng tỏ và kiểm tra hiệu lực thuốc đối với căn bệnh chết người này được gây ra bởi ký sinh trùng sốt rét Plasmodium falciparum. Không chỉ dừng ở đây, phương pháp mới còn có khả năng được áp dụng cho bệnh sốt rét được gây ra bởi các loại ký sinh trùng sốt rét khác như P. ovale hay P. vivax… hoặc các bệnh truyền nhiễm khác.
”Mỗi năm ước tính có khoảng 1 đến 2,5 triệu trẻ em tử vong vì sốt rét hoặc có thể nói rằng cứ mỗi 30 giây lại có một đứa trẻ chết do sốt rét”, ông Peter Zimmerman, một chuyên gia về sức khỏe toàn cầu thuộc Trường Y Case Western Reserve cho biết. “Một sự giám sát tốt hơn về vấn đề kháng thuốc của ký sinh trùng sốt rét sẽ làm giảm số ca mắc và chết do sốt rét kháng thuốc gây ra”.
Việc phát hiện sớm tình trạng kháng thuốc sẽ giúp nhân viên y tế lựa chọn phương pháp thích hợp để điều trị ca bệnh, theo đó, trước khi kháng thuốc trở nên lan tràn hầu hết trong cộng đồng dân cư thì chúng ta có thể loại trừ ngay những loại thuốc đã bị kháng và thay thế ngay bằng những loại thuốc điều trị mới hơn, ông giải thích.
”Hiện tại chưa có vaccine hữu hiệu nào dành cho sốt rét, chúng ta còn phụ thuộc nhiều vào các thuốc điều trị và mối nguy hiểm lớn nhất ở đây là các ký sinh trùng vẫn đang tiếp tục tiến hóa để kháng lại thuốc điều trị”, bà Carol Hopkins Sibley, một chuyên gia về di truyền học của Đại học Washington và là giám đốc của Mạng lưới phòng chống kháng thuốc sốt rét toàn cầu (WorldWide Antimalarial Resistance Network - WWARN) cho biết.
 |
Một đứa trẻ 2 tuổi tại Uganda đang được điều trị sốt rét
(ảnh: New York Times) |
”Họ đang đang dần đạt được một phương pháp phát hiện kháng thuốc tốt hơn bao giờ hết”, Hopkins Sibley nói. “Với phương pháp mới này chúng ta có thể kiểm tra hàng trăm hoặc thậm chí là hàng ngàn mẫu máu trong một hay hai ngày. Điều này làm cho công việc trở nên đơn giản hơn và giảm được nhiều chi phí hơn”.
Các nhà nghiên cứu cho biết họ sử dụng một phương thức tính toán mới, không như truyền thống. Với phương pháp mới này kết quả kiểm tra sẽ chính xác hơn rất nhiều so với phương pháp thường dùng trước đây.
Zimmerman tiến hành phát triển các thí nghiệm với một vài giọt máu được lấy từ một bệnh nhân và những mảnh chỉ thị phân tử được gắn kết với các hạt huỳnh quang. Sau đó, mỗi một mảnh huỳnh quang như vậy sẽ “khóa” những biến thể nhạy với thuốc điều trị của P. falciparum, một mảnh khác sẽ đánh dấu lên những ký sinh trùng đã kháng.
Các kỹ thuật mới đủ nhạy để phát hiện những thay đổi trong một nucleotid đơn – một trong hàng triệu vị trí trong bộ gen di truyền của ký sinh trùng, nơi sinh ra các đột biến và tạo cho ký sinh trùng có khả năng kháng với hóa chất điều trị.
Nhưng bởi vì có một sự khác biệt nhỏ giữa các chủng ký sinh trùng bởi vậy nên các tín hiệu huỳnh quang cộng với lối phân tích truyền thống đã không cho thấy chính xác được tình trạng thật của 264 người tình nguyện đến từ Papua New Guinea trong nghiên cứu đã bị nhiễm chủng ký sinh trùng như thế nào.
Trong các phép phân tích truyền thống, các trường hợp nhiễm được đánh dấu bởi tín hiệu huỳnh quang, việc này giống như xác định các điểm trên trục tọa độ Cartesian của một đồ thị. Các trường hợp nhạy cảm với hóa chất được hiển thị trên trục hoành, trường hợp kháng được hiển thị trên trục tung của đồ thị trong hệ tọa độ Cartesian. Các trục tọa độ này với hai trường hợp nhạy và kháng nằm ở một điểm nào đó ở giữa và có hai trục khác với các trường hợp âm tính được tập hợp lại tại điểm 0 – nơi mà các trục tọa độ sẽ gặp nhau.
Nhưng ngay cả khi một độ lệch chuẩn được lập ra để tính toán sự khác nhau trong số các tín hiệu huỳnh quang thì Zimmerman cũng không thể nhận biết được trường hợp nào nhiễm bệnh và nhiễm như thế nào (kháng hay nhạy).
Với phương pháp tính toán mới được tạo dựng bởi nhà toán học Drew P. Kouri và Peter J. Thomas, phó giáo sư chuyên ngành Toán – Sinh có thể đưa ra chính xác các kết quả bằng cách lập các điểm giá trị với việc sử dụng hệ tọa độ một cực (polar coordinates).
”Các thuật toán trong phương pháp này khá đơn giản”, Thomas nói. “Ở đây, vấn đề mà Drew và tôi quan tâm đến là việc trao đổi qua lại giữa các tín hiệu có liên quan đến một tỷ lệ bất biến của các tín hiệu. Và, hệ tọa độ một cực tự nhiên có liên quan tới các tỷ lệ trên nên chúng tôi đã áp dụng thử phương pháp này”.
Các giá trị trên trục hoành tương ứng với sự biểu thị huỳnh quang cho sự nhạy với hóa chất còn giá trị trên trục tung thì ngược lại. Những thông số đo được của 264 mẫu máu được hiển thị bằng các điểm ở giữa các trục tương ứng với độ mạnh hay yếu của tín hiệu.
Khoảng cách và góc của mỗi điểm giá trị từ mức 0 được đưa vào phân tích và thông tin sau đó sẽ được vẽ lên trục hoành tương ứng với khoảng cách và góc của trục tung. Kết quả là, có 4 nhóm riêng biệt được hình thành, qua đó phản ánh có 4 khả năng chẩn đoán.
Với việc sử dụng hệ tọa độ đơn điểm để phân tích kết quả đã có 86 trong 264 mẫu được phân loại lại.
Zimmerman cho rằng cần có thêm nhiều nghiên cứu sâu hơn nửa để kiểm tra lại sự kháng với một loại thuốc đặc trị nào đó thì có liên quan đến một đột biến di truyền cụ thể tương ứng, từ đó ta có thể lựa chọn loại thuốc đặc hiệu cho từng ca bệnh.