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

Xem nhiều

Đọc thêm

Bắt đầu hành trình phát triển đầy cơ hội và thành công của doanh nghiệp Thái Lan tại Bình Định

Bắt đầu hành trình phát triển đầy cơ hội và thành công của doanh nghiệp Thái Lan tại Bình Định

Sáng 22/11, UBND tỉnh Bình Định tổ chức Hội nghị Gặp gỡ các doanh nghiệp Thái Lan tại Bình Định.
Dự báo thời tiết ngày mai (23/11): Bắc Bộ sáng sớm trời rét, trưa chiều nắng; Trung Bộ cục bộ có nơi mưa rất to

Dự báo thời tiết ngày mai (23/11): Bắc Bộ sáng sớm trời rét, trưa chiều nắng; Trung Bộ cục bộ có nơi mưa rất to

Thông tin dự báo thời tiết các khu vực ngày mai (23/11) từ Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn quốc gia.
Miễn phí vé tham quan Thành nhà Hồ nhân ngày Di sản văn hóa Việt Nam

Miễn phí vé tham quan Thành nhà Hồ nhân ngày Di sản văn hóa Việt Nam

Nhân kỷ niệm ngày Di sản văn hóa Việt Nam, sẽ miễn vé cho du khách trong nước và quốc tế đến tham quan, trải nghiệm tại Di sản Thành ...
Thủ tướng Hungary tuyên bố 'ngó lơ' lệnh bắt giữ quốc tế với Thủ tướng Israel

Thủ tướng Hungary tuyên bố 'ngó lơ' lệnh bắt giữ quốc tế với Thủ tướng Israel

Thủ tướng Hungary Viktor Orbán ngày 22/11 lên tiếng chỉ trích Tòa án hình sự quốc tế (ICC) về việc phát lệnh bắt giữ Thủ tướng Israel Benjamin Netanyahu.
Lịch cúp điện Hậu Giang hôm nay ngày 23/11/2024

Lịch cúp điện Hậu Giang hôm nay ngày 23/11/2024

Thông tin lịch cúp điện tại Hậu Giang theo từng khu vực được cập nhật mới nhất từ Điện lực miền Nam ngày 23/11/2024.
Nga đẩy nhanh tốc độ tiến quân ở Ukraine, Hạ viện vung mạnh tiền cho quốc phòng

Nga đẩy nhanh tốc độ tiến quân ở Ukraine, Hạ viện vung mạnh tiền cho quốc phòng

Nga chuẩn bị đối phó với bất kỳ diễn biến nào liên quan tình hình xung đột Ukraine, dù luôn ưu tiên và đã sẵn sàng cho các biện pháp ...
Cuộc thi viết 'Những kỷ niệm sâu sắc về thầy cô và mái trường' 2024: Lan tỏa những câu chuyện đẹp về tình thầy trò

Cuộc thi viết 'Những kỷ niệm sâu sắc về thầy cô và mái trường' 2024: Lan tỏa những câu chuyện đẹp về tình thầy trò

Cuộc thi viết 'Những kỷ niệm sâu sắc về thầy cô và mái trường' 2024 đã tạo sự kết nối tình cảm giữa thầy với trò, giữa nhà trường với học sinh.
Người thầy dạy học sinh bằng nhân cách của chính mình

Người thầy dạy học sinh bằng nhân cách của chính mình

Người thầy phải trở nên tự tin, tự chủ và tự cập nhật bản thân, để AI chỉ là một trợ lý thông thái...
Trường Tiểu học Dịch Vọng A đón nhận Cờ thi đua của Chính phủ

Trường Tiểu học Dịch Vọng A đón nhận Cờ thi đua của Chính phủ

50 năm qua là hành trình tự hào và cũng là nền tảng vững chắc để Trường Tiểu học Dịch Vọng A tiếp tục vươn xa.
Bộ trưởng GD&ĐT: Không cấm dạy thêm nhưng cấm những hành vi vi phạm đạo đức nhà giáo

Bộ trưởng GD&ĐT: Không cấm dạy thêm nhưng cấm những hành vi vi phạm đạo đức nhà giáo

Bộ trưởng GD&ĐT Nguyễn Kim Sơn cho biết, chủ trương là không cấm dạy thêm nhưng cấm những hành vi vi phạm đạo đức của nhà giáo.
Ngày Nhà giáo Việt Nam (20/11): Tình yêu thương, sự trung thực, lòng thiện lương làm nên vẻ đẹp của người thầy

Ngày Nhà giáo Việt Nam (20/11): Tình yêu thương, sự trung thực, lòng thiện lương làm nên vẻ đẹp của người thầy

Người thầy phải chú trọng giáo dục học sinh về đạo đức, lối sống, sự bao dung và trách nhiệm xã hội.
Hơn 50 sinh viên Việt Nam đón nhận cơ hội học tập tại xứ sở chuột túi Australia

Hơn 50 sinh viên Việt Nam đón nhận cơ hội học tập tại xứ sở chuột túi Australia

52 sinh viên Việt Nam chuẩn bị lên đường sang học tập tại các trường đại học của Australia theo chương trình Học bổng chính phủ nước này.
Dịch vụ công mang lại môi trường minh bạch, hướng tới mục tiêu công bằng, bền vững

Dịch vụ công mang lại môi trường minh bạch, hướng tới mục tiêu công bằng, bền vững

Dịch vụ công mang lại môi trường minh bạch, hướng đến mục tiêu công bằng, văn minh và mang tính cộng đồng.
Chủ tịch nước tặng Huân chương Bảo vệ Tổ quốc cho 2 phi công vụ tai nạn máy bay ở Bình Định

Chủ tịch nước tặng Huân chương Bảo vệ Tổ quốc cho 2 phi công vụ tai nạn máy bay ở Bình Định

Ngày 22/11, Chủ tịch nước vừa có Quyết định về việc tặng thưởng Huân chương Bảo vệ Tổ quốc.
Từ năm 2025, giấy phép lái xe ô tô bị trừ hết điểm: Phải kiểm tra lý thuyết và mô phỏng để phục hồi điểm

Từ năm 2025, giấy phép lái xe ô tô bị trừ hết điểm: Phải kiểm tra lý thuyết và mô phỏng để phục hồi điểm

Bộ Công an ban hành Thông tư 65/2024, theo đó, người có giấy phép lái xe ô tô bị trừ hết điểm thì phải kiểm tra lý thuyết và mô phỏng để phục hồi điểm.
Từ ngày 1/1/2025, xe ô tô 8 chỗ phải lưu trữ dữ liệu hành trình tối thiểu 1 năm?

Từ ngày 1/1/2025, xe ô tô 8 chỗ phải lưu trữ dữ liệu hành trình tối thiểu 1 năm?

Từ 1/1/2025, xe ô tô 8 chỗ phải lưu trữ dữ liệu hành trình tối thiểu 1 năm? Hệ thống dữ liệu thiết bị giám sát hành trình và thiết bị ghi nhận hình ảnh ...
Hướng tới tăng trưởng xanh, thực hiện các mục tiêu phát triển bền vững

Hướng tới tăng trưởng xanh, thực hiện các mục tiêu phát triển bền vững

Tăng cường hợp tác quốc tế về phổ biến kiến thức khoa học hướng tới tăng trưởng xanh
Rác thải nhựa tại các siêu thị: Mối nhức nhối ngày càng nghiêm trọng của Australia

Rác thải nhựa tại các siêu thị: Mối nhức nhối ngày càng nghiêm trọng của Australia

Số liệu của APCO cho thấy, Australia tạo ra nhiều rác thải nhựa bình quân đầu người hơn mọi quốc gia khác trên thế giới, ngoại trừ Singapore.
Phiên bản di động