Công nghệ giúp phát hiện ung thư bằng smartphone

Có thể bạn chưa biết, chó có khả năng đánh hơi nhiều loại bệnh vô cùng chính xác, bao gồm sốt rét, Parkinson, ung thư và cả Covid-19 từ nhiều nguồn khác nhau (máu, nước bọt, nước tiểu).

Các nhà khoa học hiện đang nỗ lực tái tạo những khả năng tự nhiên mà chó có được để phát triển một cỗ máy phát hiện ung thư hiệu quả hơn. Qua thử nghiệm lâm sàng, nhóm nghiên cứu đã xem xét tính khả thi của việc sử dụng cảm biến kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI) để tái tạo cách một chú chó phát hiện bệnh ung thư tuyến tiền liệt. Mục tiêu đầy tham vọng của họ là tìm ra thành phần phù hợp cần thiết, từ đó xây dựng phương pháp chẩn đoán ung thư bằng mùi hương trên... smartphone.

Với sự tham gia của nhiều tổ chức đa ngành từ Mỹ gồm Viện Công nghệ Massachusetts, Tổ chức Ung thư Tuyến tiền liệt, Trường Đại học Y Johns Hopkins, Trường Y Harvard, công ty nghiên cứu Cambridge Polymer Group và tổ chức phi lợi nhuận Chó phát hiện y tế từ Anh, kết quả bước đầu cho thấy giả thiết chó có thể đánh hơi ung thư tuyến tiền liệt trong nước tiểu không chính xác tuyệt đối.

Trong khi một số nghiên cứu khác cho ra kết quả ngược lại, giới phê bình cho rằng chúng chưa đủ tính nghiêm ngặt. Song, với một thử nghiệm lâm sàng với 2 mẫu nước tiểu ngẫu nhiên, giới khoa học chỉ ra chó có thể nhận biết thời điểm bệnh nhân mắc (và không mắc) ung thư chính xác tới 70%. Đây cũng là bước đầu quan trọng để chứng minh giác quan của chó đáng được quan tâm và nhân rộng.

Chó có khả năng đánh hơi nhiều loại bệnh vô cùng chính xác.

Nghiên cứu như một phần trong nỗ lực tìm hiểu chính xác phản ứng của khứu giác của chó đối với tế bào ung thư tuyến tiền liệt. Các nhà khoa học đã sử dụng kỹ thuật sắc ký khí-phối chó để tìm ra các phân tử riêng lẻ có trong hơi nước của mẫu thử, sử dụng cấu hình vi sinh vật để phân tách thành phần di truyền trong nước tiểu.

Cuối cùng là đào tạo một mạng lưới thần kinh học hỏi từ những phát hiện của chó và các kết quả đọc sắc ký-phối chó. Trong báo cáo thí nghiệm, nhóm nghiên cứu thảo luận về một số phân tử cần lưu ý mà cuối cùng giúp họ xác định được chính xác cách loài chó phát hiện ung thư thông qua nước tiểu.

"Nghiên cứu này kết hợp mọi mọi kỹ thuật mà chúng tôi có, qua đó tìm ra đâu là phương pháp có thể tiến hành và trở thành một phần trong cách chẩn đoán ung thư được tích hợp trên smartphone", Andreas Mershin, nhà khoa học tại Đại học MIT (Mỹ) và là đồng tác giả cho biết.

Từ lâu, các nhà khoa học đã tìm cách chế tạo robot tích hợp cảm biến mùi. Lấy cảm hứng từ những chú chó đánh hơi bom mìn, Cơ quan Nghiên cứu Dự án Tiên tiến Quốc phòng (DARPA) đã giành ít nhất 2 thập kỷ để kêu gọi nhiều chuyên gia và công ty tư nhân phát triển một thiết bị dò bom thông qua mùi hương. Chương trình đã cho ra một vài đổi mới nhưng đa phần đều không đáng tin cậy để đưa vào sử dụng thực tế.

Mershin đã tham gia vào dự án "Mũi thật" của DARPA vào năm 2017. Trong 15 tháng chạy nước rút, ông và các cộng sự đã phát triển một thiết bị có thể hút và phát hiện từng mùi hương trong một môi trường được kiểm soát.

Họ đã làm điều này thông qua việc đào tạo một con robot giống như những chú chó huấn luyện có khả năng phát hiện mùi hương - bằng cách cho nó hút và phân tích những mùi vị khác nhau. Robot thậm chí còn hoạt động tốt hơn mũi của chó khi phát hiện ra các mùi liên quan đến bom có nồng độ siêu thấp.

Mặc dù mũi robot kém hiệu quả hơn trong môi trường không được kiểm soát, đó là một bước đột phá lớn. Nhưng Mershin và nhóm của mình vẫn không hiểu làm thế nào mà loài chó có thể phát hiện ra mùi của bom. Ông cho rằng lý do khiến mũi chó khó phân tích như vậy là vì nó không có dấu ấn sinh học rõ ràng nào liên quan đến mùi hương.

Tiến sĩ Jonathan Simons, Chủ tịch Tổ chức Ung thư Tuyến tiền liệt, người cũng làm việc trong nghiên cứu cho biết chó được xem như một nhân tố hỗ trợ điều trị ung thư. Nó không chọn ra những mùi hương hay dấu ấn sinh học đơn lẻ mà "tổng hợp tất cả thành một hợp âm". Đó là lý do vì sao các nhà nghiên cứu cần tìm ra cách tiếp cận liên ngành để gỡ rối mối liên hệ giữa chó và bệnh ung thư — xác định các yếu tố tạo nên "hợp âm" đó.

Phải mất 2 năm để một nhóm các nhà nghiên cứu hành vi động vật học, bác sĩ khoa tiết niệu, chuyên gia vi sinh vật, trí tuệ nhân tạo và sắc ký khí-khối phổ cùng nhau phân tích. Bằng phương pháp liên kết đa ngành và thu thập nhiều dữ liệu khác nhau về các mẫu nước tiêu, nhóm nghiên cứu đã có thể cho ra một thuật toán khái quát hóa về việc ung thư có mùi vị ra sao. Những phát hiện ban đầu vô cùng quan trọng vì chúng giúp giới khoa học tiến gần hơn đến việc phát minh một công cụ chẩn đoán mạnh mẽ.

So với phương pháp chẩn đoán truyền thống, thông qua xét nghiệm máu để tìm kháng nguyên đặc hiệu cho tuyến tiền liệt, việc giả lập mũi chó ít tốn kém và tiết kiệm nhiều thời gian. Simons cho biết trong tương lai cách chẩn đoán mới có thể áp dụng rộng rãi lên nhiều dạng ung thư khác nhau, không chỉ riêng ung thư tuyến tiền liệt. Một nghiên cứu từ năm 2018 được công bố trên tạp chí JAMA ước tính rằng tổ chức chăm sóc y tế Mediacare đã chi 1,2 tỷ USD để tầm soát ung thư tuyến tiền liệt cho nam giới trên 70 tuổi trong vòng 3 năm.

Quy mô của nghiên cứu kế tiếp sẽ phải lớn hơn nhiều lần, Simons nói. Nếu chỉ có 50 mẫu nước tiểu được thử trong nghiên cứu này, các nhà khoa học sẽ phải cần đến 800 mẫu trong lần thử nghiệm kế tiếp để chứng minh tính hiệu quả. Ông cùng các đồng nghiệp khác có kế hoạch tạo ra một cơ sở dữ liệu mã nguồn mở cho công trình này để giới khoa học toàn thế giới có thể truy cập và chung tay xây dựng nó.

Trong khi đó, Mershin hy vọng các nhà sản xuất smartphone sẽ bắt đầu thử nghiệm công nghệ chẩn đoán ung thư qua mùi vị trên điện thoại của họ. "Smartphone đã có đôi mắt là máy ảnh, một đôi tai là micro và thứ nó cần thiếu là một chiếc mũi để hoàn thiện như khuôn mặt người!. Sẽ rất hữu ích nếu các hãng tích hợp thêm công nghệ mà chúng tôi vừa tìm thấy", ông cho biết thêm.

Cập nhật: 22/02/2021 Theo VnReview