Ứng dụng chip đường thở nhằm tăng tốc thử nghiệm các phương pháp điều trị Covid-19

Hiếu Phan
Tưởng chừng chỉ có trong phim khoa học viễn tưởng nhưng các nhà khoa học đang thử nghiệm một loại chip đường thở có thể giúp tìm kiếm các phương pháp điều trị mới cho bệnh nhân mắc Covid-19.
Theo dõi Baoquocte.vn trên
Ứng dụng chip đường thở nhằm tăng tốc thử nghiệm các phương pháp điều trị Covid-19
Giáo sư Donald Ingber, người dẫn đầu nhóm nghiên cứu chip đường thở có thể giúp tìm kiếm các phương pháp điều trị mới cho bệnh nhân mắc Covid-19. (Nguồn: Viện Wyss, Đại học Harvard)

Nhóm các chuyên gia do nhà nghiên cứu Sinh học tế bào và kỹ thuật sinh học Donald Ingber, Giám đốc sáng lập Viện kỹ thuật cảm ứng sinh học Wyss thuộc Đại học Y Harvard (Mỹ) đứng đầu, đang tiến hành nghiên cứu tại phòng thí nghiệm, nhằm tạo ra chip điện tử mô phỏng các cơ quan của cơ thể người. Đây là một mô hình 3D nhỏ và phức tạp.

Nghiên cứu này đã được Trung tâm Khoa học lâm sàng và dịch mã quốc gia (NCATS) thuộc Viện Y tế quốc gia Mỹ (NIH) hỗ trợ trong nhiều năm. Hiện với nguồn tài trợ bổ sung từ NCATS và các nguồn khác, nhóm nghiên cứu đang thử nghiệm một chip đường thở có thể giúp tìm kiếm các phương pháp điều trị mới cho bệnh nhân mắc Covid-19.

Tiến sĩ Danilo A. Tagle, Phó Giám đốc Sáng kiến đặc biệt tại NCATS cho biết, những phương pháp sàng lọc thuốc đang áp dụng hiện nay chưa phải là tối ưu, bên cạnh đó, các thử nghiệm thuốc trên động vật cũng phải mất rất nhiều thời gian.

Vì thế, sử dụng các chip nội tạng bắt chước cấu trúc và chức năng của các cơ quan của con người, đồng thời có thể mô hình hóa các bệnh như Covid-19 sẽ giúp dự đoán được hoạt động kháng virus của thuốc chính xác, nhanh chóng hơn so với các nghiên cứu trên động vật.

Mới đây, Giáo sư Donald Ingber đã có cuộc trao đổi với nhóm nghiên cứu bệnh Covid-19 của NIH về việc phát triển chip đường thở và sử dụng công nghệ này như một phương pháp để xác định nhanh chóng các phương pháp điều trị những bệnh nhiễm trùng do virus như cúm và Covid-19.

Cấu tạo các chip đường thở ra sao?

Các chip đường thở được làm bằng polymer dẻo, trong suốt. Chúng chứa hai vi kênh song song bằng chiều rộng của một đầu bút chì. Một kênh nhỏ dành cho chất lỏng và kênh còn lại dành cho không khí. Ở giữa hai kênh có một màng xốp để ngăn cách các vi kênh này.

Các nhà nghiên cứu đã lấy các tế bào sơ cấp của con người - tế bào từ các mẫu mô đường thở - và áp các tế bào này lên màng. Các tế bào nhân lên, sau hai hoặc ba tuần, chúng phát triển thành các loại tế bào chuyên biệt của phổi - giống như chúng tồn tại trong phổi người.

Tế bào phổi phát triển ở mặt không khí của màng còn tế bào lót mạch máu phát triển ở mặt kia. Sử dụng một máy bơm di chuyển môi trường nuôi cấy qua kênh chất lỏng. Một số tế bào phổi trong chip đường thở tạo ra chất nhầy và thậm chí đã phát triển các lông mao, đó là những cấu trúc nhỏ như lông giúp di chuyển chất nhầy và bảo vệ cơ thể khỏi bị nhiễm trùng.

Bằng cách nào để biết được cách thức hoạt động của Covid-19 thông qua con chip đường thở?

Chip đường thở cho phép nghiên cứu tình trạng nhiễm virus và quan sát các phản ứng miễn dịch. Trong các nghiên cứu đã sử dụng pseudovirus - một loại virus vô hại xâm nhập vào các tế bào giống như cách của SARS-CoV-2.

Pseudovirus cho phép chúng ta nghiên cứu một cách an toàn các giai đoạn đầu của nhiễm trùng và sự xâm nhập của virus vào các tế bào phổi. Một số triệu chứng Covid-19 nghiêm trọng không phải do virus gây ra mà là do phản ứng viêm hoạt động quá mức (gây ra các tình trạng gọi là bão cytokine).

Với chip đường thở, chúng ta có thể nghiên cứu chất lỏng thoát ra khỏi hệ thống - giống như lấy mẫu máu - để tìm hiểu phản ứng của tế bào miễn dịch đối với nhiễm trùng. Nhóm của Giáo sư Donald Ingbe có thể tiến hành các thí nghiệm để có thể xác định cách thức ngăn ngừa và điều trị các chứng viêm quá mức nguy hiểm này.

Hình ảnh cho thấy con chip đường thở bao gồm các lớp tế bào phổi và mạch máu hoạt động giống như trong phổi của con người. Chất lỏng và không khí chảy qua các kênh ở hai bên của một màng xốp. Các nhà nghiên cứu đã truyền virus cúm và virus giả SARS-CoV-2 cho những con chip này. Sau đó, họ có thể quan sát các phản ứng của mô phổi và các tế bào miễn dịch.

Vai trò của chip đường thở trong việc phát triển các phương pháp điều trị Covid-19?

Có nhiều cách thức sử dụng, hiện nhóm đang sử dụng chip đường thở để sàng lọc thuốc làm phương pháp điều trị tiềm năng bệnh Covid-19.

Ứng dụng chip đường thở nhằm tăng tốc thử nghiệm các phương pháp điều trị Covid-19
Hình ảnh chuyển động của lông mao trên các tế bào phổi trong chip đường thở. Trong phổi của con người, các lông mao giúp loại bỏ các vi sinh vật xâm nhập vào đường thở. (Ảnh chụp từ video do Viện Wyss tại Đại học Harvard cung cấp)

Vì chip đường thở có kênh dẫn chất lỏng và kênh dẫn khí, các nhà nghiên cứu có thể nghiên cứu các loại thuốc được đưa vào đường thở bằng cách tiêm hoặc hít (như với ống hít). Nghiên cứu của họ có thể xác định các loại thuốc có thể ngăn virus lây nhiễm sang các tế bào và làm dịu các phản ứng miễn dịch hoạt động quá mức và các cơn bão cytokine.

Nhóm nghiên cứu hiện đang sử dụng chip đường thở để xác định các biến thể SARS-CoV-2 phát triển khi chủng này tiếp xúc với thuốc kháng virus.

Các thử nghiệm sử dụng chip đường thở để sàng lọc các phương pháp điều trị Covid-19 ?

Để hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của các loại thuốc trong điều trị các bệnh ở người, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các hợp chất tương tự trong các chip đường thở đã cho nhiễm virus giả SARS-CoV-2. Khi thử nghiệm với thuốc Chloroquine và Hydroxychloroquine, chúng tôi nhận thấy rằng cả hai loại thuốc này đều không ngăn chặn được virus, các sản phẩm khác cũng không có tác dụng.

Tuy nhiên, Amodiaquine (một loại thuốc trị sốt rét được sử dụng rộng rãi ở châu Phi) lại làm giảm đáng kể sự lây nhiễm pseudovirus trong các chip đường thở. Trong các thí nghiệm trên chuột đồng, Amodiaquine làm giảm nhiễm trùng và ngăn chặn sự lây lan của SARS-CoV-2. Thuốc hiện đang được thử nghiệm trong các nghiên cứu trên người như một phương pháp điều trị Covid-19 khả thi.

Tương lai của chip đường thở?

Hiện nhóm nghiên cứu đang sử dụng chip để phát triển các loại thuốc có tác dụng rộng rãi, có thể ngăn ngừa nhiễm trùng do nhiều loại virus corona và virus cúm khác. Ngoài ra, nhóm cũng đang nghiên cứu các phản ứng viêm đối với nhiễm virus trong phế nang của phổi, bằng cách sử dụng chip phế nang mô phỏng chuyển động thở và các hiệu ứng miễn dịch.

Nghiên cứu này đã xác định được các mục tiêu trong các tế bào mà thuốc có thể liên kết để ngăn chặn các phản ứng miễn dịch nghiêm trọng, bao gồm cả các cơn bão cytokine có thể làm tổn thương các cơ quan.

Để đưa các thí nghiệm về điều trị Covid-19 lên một tầm cao mới, nhóm muốn nghiên cứu dạng lây nhiễm của SARS-CoV-2 trong chip đường thở. Tuy nhiên, công việc này đòi hỏi môi trường bảo vệ nghiêm ngặt hơn, phải có phòng thí nghiệm an toàn sinh học cấp độ 3. Vì thế, nhóm đang bắt đầu thực hiện nghiên cứu này thông qua các hợp tác với bên ngoài.

Công nghệ chip đường thở đang rất được quan tâm vì nó có thể cắt giảm thời gian và chi phí phát triển các loại thuốc và vaccine mới. Khi đề cập các trường hợp khẩn cấp về sức khỏe cộng đồng như đại dịch Covid-19, nghiên cứu công nghệ trên chip nội tạng được xem như một phương pháp có thể cứu sống loài người.

Covid-19: Siêu kháng thể - phản ứng miễn dịch đang 'thách đố' các nhà khoa học

Covid-19: Siêu kháng thể - phản ứng miễn dịch đang 'thách đố' các nhà khoa học

Sau khi tiêm vaccine Covid-19, phản ứng miễn dịch của người đã khỏi bệnh mạnh hơn so với những người chưa bao giờ bị nhiễm ...

Vaccine Covid-19: Moderna báo tin mừng, EMA mở đường mũi tăng cường mới; Trung Quốc tiêm cho trẻ 3-11 tuổi

Vaccine Covid-19: Moderna báo tin mừng, EMA mở đường mũi tăng cường mới; Trung Quốc tiêm cho trẻ 3-11 tuổi

Ngày 25/10, hãng dược phẩm Moderna (Mỹ) dẫn dữ liệu sơ bộ của một nghiên cứu khẳng định, vaccine Covid-19 do hãng này phát triển ...

(theo NIH)

Bài viết cùng chủ đề

Covid-19

Đọc thêm

V-League 2025/26: Thể Công Viettel về nhì, Ninh Bình xếp thứ ba

V-League 2025/26: Thể Công Viettel về nhì, Ninh Bình xếp thứ ba

Thể Công Viettel đánh bại tân vô địch CAHN, qua đó khép lại mùa giải với ngôi á quân, trong khi Ninh Bình cán đích thứ ba V-League 2025/26.
Tự chủ đất hiếm của Mỹ: Từ thế bị động tới nỗ lực 'tái công nghiệp hóa' chuỗi cung ứng

Tự chủ đất hiếm của Mỹ: Từ thế bị động tới nỗ lực 'tái công nghiệp hóa' chuỗi cung ứng

Bài toán tự chủ đất hiếm của Mỹ được đánh giá là đã đi từ thế bị động đến nỗ lực "tái công nghiệp hóa" chuỗi cung ứng.
Lịch âm hôm nay 2026: Xem lịch âm 8/6/2026, Lịch vạn niên ngày 8 tháng 6 năm 2026

Lịch âm hôm nay 2026: Xem lịch âm 8/6/2026, Lịch vạn niên ngày 8 tháng 6 năm 2026

Lịch âm 8/6. Lịch âm hôm nay 8/6/2026? Âm lịch hôm nay 8/6. Lịch vạn niên 8/6/2026. Ngày hôm nay tốt hay xấu? Xem ngày giờ, hướng tốt xấu...
Mỹ nhắm đến việc sử dụng tài sản của Iran cho một kế hoạch

Mỹ nhắm đến việc sử dụng tài sản của Iran cho một kế hoạch

Mỹ đang xem xét khả năng chuyển hướng một phần tài sản của Iran để hỗ trợ các quốc gia vùng Vịnh khắc phục thiệt hại do các cuộc tấn ...
Tổng thống Hàn Quốc đề cử nữ Thủ tướng mới

Tổng thống Hàn Quốc đề cử nữ Thủ tướng mới

Tổng thống Hàn Quốc Lee Jae Myung đã đề cử bà Han Seong-sook, đương kim Bộ trưởng Doanh nghiệp vừa và nhỏ, giữ chức Thủ tướng mới của nước này.
Việt Nam  và Lào thúc đẩy hợp tác nâng cao năng lực quản lý tài chính giai đoạn 2026-2030

Việt Nam và Lào thúc đẩy hợp tác nâng cao năng lực quản lý tài chính giai đoạn 2026-2030

Hai Bộ Tài chính Lào và Việt Nam thống nhất triển khai chương trình hợp tác toàn diện trong các lĩnh vực trọng tâm, bao gồm tăng cường năng lực ...
Gần 13 triệu học sinh Trung Quốc bước vào kỳ thi đại học khắc nghiệt

Gần 13 triệu học sinh Trung Quốc bước vào kỳ thi đại học khắc nghiệt

Ngày 7/6, hàng triệu học sinh trên khắp Trung Quốc chính thức bước vào kỳ thi tuyển sinh đại học toàn quốc.
Thời tiết Kỳ thi TN THPT 2026: Nắng gián đoạn, mưa dông chiều tối nhiều khu vực

Thời tiết Kỳ thi TN THPT 2026: Nắng gián đoạn, mưa dông chiều tối nhiều khu vực

Trong các ngày thi tốt nghiệp THPT 2026 (10-12/6), thời tiết cả nước phổ biến nắng ban ngày, chiều tối và đêm xuất hiện mưa dông rải rác.
Bước ngoặt mới của ngành xuất bản Việt Nam

Bước ngoặt mới của ngành xuất bản Việt Nam

Chỉ thị 04 là bước chuyển từ quản lý xuất bản sang phát triển ngành xuất bản, tạo cú hích để lĩnh vực này hội nhập sâu hơn với thế giới.
Thành tích ấn tượng của Việt Nam tại Olympic Toán học châu Á 2026

Thành tích ấn tượng của Việt Nam tại Olympic Toán học châu Á 2026

Theo thông tin từ Bộ GD&ĐT, đội tuyển Việt Nam dự thi Olympic Toán học châu Á – Thái Bình Dương 2026 giành được 1 Huy chương Vàng.
Để kỳ thi lớp 10 không trở thành áp lực

Để kỳ thi lớp 10 không trở thành áp lực

Kỳ thi lớp 10 không chỉ là một cuộc thi mà còn là thách thức lớn đối với học sinh và phụ huynh.
Mùa của những trải nghiệm

Mùa của những trải nghiệm

Mùa Hè mới bắt đầu không chỉ là khoảng thời gian học sinh tạm gác lại sách vở sau một năm học dài mà còn là cơ hội để khám phá thế giới.
Thanh Hóa: Khám sức khỏe miễn phí và số hóa dữ liệu sức khỏe cho 1.000 người dân

Thanh Hóa: Khám sức khỏe miễn phí và số hóa dữ liệu sức khỏe cho 1.000 người dân

Chương trình khám sức khỏe toàn dân tại Thanh Hóa đã sàng lọc cho 1.000 người dân, hướng tới mục tiêu nâng cao sức khỏe cộng đồng.
Lan tỏa năng lượng tích cực trong Ngày hội Thanh niên công nhân tại Gia Lai

Lan tỏa năng lượng tích cực trong Ngày hội Thanh niên công nhân tại Gia Lai

Ngày hội Thanh niên công nhân tại Gia Lai năm 2026 đã diễn ra với nhiều hoạt động thiết thực, thu hút sự tham gia của hơn 2.000 thanh niên công nhân.
Mexico nỗ lực lập kỷ lục thế giới về 'làn sóng khán giả' lớn nhất trước thềm World Cup

Mexico nỗ lực lập kỷ lục thế giới về 'làn sóng khán giả' lớn nhất trước thềm World Cup

Hàng nghìn người đã đổ về một trong những đại lộ nổi tiếng nhất thế giới để tham gia nỗ lực thiết lập kỷ lục thế giới cho 'làn sóng khán giả'.
Miền Bắc hứng đợt mưa lớn diện rộng do không khí lạnh cuối mùa: Khu vực nào chịu ảnh hưởng nặng nhất?

Miền Bắc hứng đợt mưa lớn diện rộng do không khí lạnh cuối mùa: Khu vực nào chịu ảnh hưởng nặng nhất?

Miền Bắc sắp đón đợt mưa lớn diện rộng do ảnh hưởng của không khí lạnh cuối mùa.
Phát động Phong trào thi đua ‘Toàn dân chung tay bảo vệ môi trường, vì một Việt Nam xanh - sạch - đẹp’

Phát động Phong trào thi đua ‘Toàn dân chung tay bảo vệ môi trường, vì một Việt Nam xanh - sạch - đẹp’

Ngày 6/6 đã diễn ra Lễ phát động quốc gia Phong trào thi đua ‘Toàn dân chung tay bảo vệ môi trường, vì một Việt Nam xanh - sạch - đẹp’.
Phát hiện bất ngờ từ lớp băng Nam Cực

Phát hiện bất ngờ từ lớp băng Nam Cực

Nghiên cứu mới cho thấy, lớp băng ở Nam Cực đã trở nên nhạy cảm hơn nhiều với biến đổi khí hậu sau một bước ngoặt xảy ra khoảng một triệu năm trước.
Phiên bản di động