Tóm tắt

Với công nghệ cao biochips, nhiều bộ (panel) xét nghiệm sinh hoá chuyên biệt có thể thực hiện cùng một lúc, giúp giảm thời gian chờ đợi so với thực hiện từng xét nghiệm, độ chính xác cao do những chất gắn kết được gắn đồng hoá trị trên bề mặt của biochip theo thứ tự dãy hàng trật tự hơn so với dạng dung dịch trong kỹ thuật cổ điển, cung cấp toàn bộ thông tin xét nghiêm của bệnh lý hiện tại của bệnh nhân, giúp nhiều trong chẩn đoán, điều trị. Sự gia tăng rất cao của cytokines được ghi nhận trên một trường hợp bệnh nhân nhiễm cúm H5N1.

I. MỞ ĐẦU

Sự phát triển ra vi mạch sinh học (biochips) là điểm nổi bật quan trọng trong kỹ nghệ công nghệ sinh học, do sự đóng góp, hổ trợ từ rất nhiều lãnh vực nghiên cứu khác nhau như genomics, proteomics, sinh học điện toán (computational biology) và cả ngành dược (pharmaceuticals). Tiến bộ này, cho phép các nhà nghiên cứu những dụng cụ mới để khám phá những quy trình sinh hóa phức tạp xảy ra bên trong tế bào, với mục tiêu lớn hơn là hiểu và điều trị được bệnh cho con người. Cũng với thời gian tương tự như vậy, công nghệ chất bàn dẫn (semiconductor) cũng được phát triển hoàn chỉnh. Phối hợp hai lỉnh vực này, giúp các nhà công nghệ sinh học bắt dầu từ bỏ những dụng cụ cồng kềnh cổ điển sang dùng các dụng cụ ngày càng bé hơn, gọi là biochips. Các vi mạch sinh học này chủ yếu như là các phòng xét nghiệm thu nhỏ lại đủ khả năng thực hiện hàng trăm hoặc hàng ngàn phản ứng xét nghiệm sinh hoá cùng lúc đồng thời với nhau. Biochip được xem là một thành tựu khoa học-kỹ thuật cuả thế giới trong việc ứng dụng công nghệ nano vào lĩnh vực chẩn đoán y khoa.

Bệnh viện Chợ Rẫy là nơi đầu tiên cuả cả nước ứng dụng kỹ thuật biochip trong chẩn đoán và theo dõi trị liệu cho bệnh nhân, với EVIDENCE â , hảng Randox Laboratories Ltd, trang bị vào tháng 8-2005. Đây là máy phân tích biochip phát hoá-quang hoàn toàn tự động (fully automated chemiluminescent biochip analyser). Ưu điểm của kỹ thuật chính là a)nhiều xét nghiệm (bộ xét nghiệm) được thực hiện cúng một lúc, hổ trợ rất tốt cho chẩn đoán bệnh, b) sử dụng mẫu xét nghiệm với thể tích rất nhỏ ( 07- 100 µl), c) độ chính xác cao, d) giảm phiền hà cho bệnh nhân, e) giảm chi phí xét nghiệm

II. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG và CƠ CHẾ PHẢN ỨNG

Trong công nghệ dàn trãi Biochip protein (protein Biochip Array Technology), biochip thay thế vị trí của dĩa ELISA ( ELISA plate) hoặc cống đọc ( cuvette ) cho nơi xảy ra phản ứng (reaction platform). Biochip được dùng để phân tích đồng thời một bộ của các xét nghiệm liên quan nhau (a panel of related tests), ví dụ bộ cytokine, của một mẫu bệnh phẩm, để cung cấp một bộ hồ sơ kết quả cho bệnh nhân (a patient profile). Bộ hồ sơ kết quả như vậy có thể dùng trong sàng lọc bệnh, chẩn đoán bệnh, theo dõi diễn tiến bệnh và diễn tiến trị liệu. Việc thực hiện nhiều phân tích xét nghiệm đồng thời với nhau, có thể xem như một phức hợp xét nghiệm (multiplexing test), cho phép giảm rất nhiều thời gian xét nghiệm và giảm nhiều số lượng mẫu phải lấy từ bệnh nhân. Do vậy, công nghệ dàn trải Biochip là một áp dụng tiên phong cho hoạt động của một kỹ thuật xét nghiệm kinh điển, bao gồm các biện pháp xét nghiệm miễn dịch kiểu sandwich, cạnh tranh và bắt gắn kháng thể ( antibody-capture).Sự khác biệt với các quy trình xét nghiệm miễn dịch cổ điển (conventional immunoassays) là các chất gắn kết (capture ligands) được gắn kết đồng hóa trị lên bề mặt của biochip theo cách xếp hàng định sẳn (ordered array) hơn là so với trong dung dịch như cách cổ điển. Do vậy, độ chính xác và tin cậy cao hơn.

Các quy trình xét nghiệm miễn dịch là dạng “kẹp chả” (sandwich assays) với kháng thể gắn kết enzyme, dạng cạnh tranh với kháng nguyên gắn kết enzyme. Khi có sự gắn kết kháng nguyên-kháng thể, một phản ứng hoá-quang (chemiluminescence) sẽ tạo ra ánh sáng. Anh sáng được thu nhận bởi máy chụp có thiết bị bắt năng lượng (a charge-coupled device (CCD) camera). Máy chụp CCD là một máy cảm ứng phân giải cao-rất nhạy co thể phát hiện chính xác và định lượng các ánh sáng có mức độ rất thấp. Vùng xét nghiệm trên mặt biochip được xác định dbằng cách phân hàng (grid pattern) và tín hiệu hó-quang được phân tích bởi một phần mềm xử lý hình ảnh nhanh chóng và cho kết quả định lượng của từng chất xét nghiệm (ví dụ các cytokines).

III. MỘT SỐ PANEL XÉT NGHIỆM ĐANG THỰC HIỆN TẠI BVCR

1. PANEL 1 (Total.THYROID):
    gồm T3 (Tri-idothyronine), T4 (Thyroxine), và TSH (Thyroid Stimulating Hormone)
2. PANEL 2 (Free.THYROID):
    gồm F.T 3 (Free .Tri-idothyronine), F.T 4 Free.Thyroxine) và TSH (Thyroid Stimulating Hormone)
3. PANEL 3 (TUMOUR MONITORING):
    gồm CEA (Carcinoembryonic Antigen), CA 19-9 (Gastrointestinal Tumour Antigen), CA 15-3 (Breast Cancer Antigen), CA 125 (Ovarian Tumour Antigen), AFP(Alpha-Fetoprotein), HCG (Human Chorionic Gonadotrophin, CA 72-4 (Colorectal and Gastric Carcinoma), NSE (Neuron-Specfic Enolase)
4. PANEL 4 (TUMOUR PSA):
    gồm CEA (Carcinoembryonic Atigen), Total PSA (Total Prostate Specific Antigen), Free PSA (Free Prostate Specific Antigen), Lợi ích cuả tỷ lệ f.PSA / t.PSA trong chẩn đóan
5. PANEL 5 (FERTILITY):
    PRL (Prolactin), LH (Lutenising Hormone), FSH (Follicle Stimulating Hormone), Testosterone, Progesterone, Estradiol
6. PANEL 6 (CARDIAC):
    MYOGLOBIN, CK-MB (Creatinine Kinase Isoform), GPBB (Glycogen Phosphorylase BB), FABP (Fatty Acid Binding Protein, CA 3 (Carbonic Anhydrase III), TN I (Troponin I)
7. PANEL 7 (DRUG OF ABUSE):
    Amphetamine, Methadone, Methamphetamine, Benzodazepines, Cocaine, Lorazepam, Barbiturates, Phencyclidine, Canabinoids, Opiates
8. PANEL 8 (ALLERGIES):
    House dust mite, Milk , Moulds, Peanut , Grass pollen, Tree nut, Weed pollen, Eggs , Tree pollen, Fish, Cat , Shellfish, Dog, Soya bean, Horse, Latex, Cockroach, Bee venom, Antibiotics, Wasp venom
9. PANEL 9 (CYTOKINE)
    IL-1A (Interleukine-1 a ), IL-1B (Interleukin-1 b ), IL 2 (Interleukin 2), IL4, IL6, IL8, IL10, MCP-1 (Monocyte Chemoattractant Protein-1), VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), EGF (Epidermal Growth Factor), TNF a (Tumour Necrosis Factor), INF g (Interferon gamma)

VAI TRÒ CHÍNH CỦA CÁC CYTOKINE
•  Interleukin 1 : Kích thích tăng sinh tế bào T và B và gây sốt
•  IL-2 : kích thích tăng sinh tế bào T&B, hoạt hoá tế bào Natural Killer (NK)
•  IL-4 : Kích thích các tế bào B đã hoạt hoá và sự tạo thành các tương bào, làm các tương bào tiết kháng thể IgE
•  IL-5 : Kích thích tế bào B, làm các tương bào tiết IgM và IgA
•  IL-6 : Làm biệt hoá tế bào B thành tương bào, làm tăng sự tăng sinh và hoạt động cuà tế bào T, kích thích gan tiết protein gắn mannosa. Protein này gắn với vỏ nang trong vikhuản và làm cho bổ thể gắn với vi khuẩn
•  Gamma interferon : Làm các tế bào mô chống lại virus, hoạt hoá các tế bào NK, tăng hoat động cuả các tế bào B và biệt hoá các tế bào gây độc T
•  TNF : giết tế bào nhưng chậm hơn perforin, làm tổn thương có chọn lọc đối với các mạch máu, tăng hoá ứng động đối với bạch cầu hạt, giúp họat hoá tế bào T

ỨNG DỤNG CYTOKINES TRONG CHẨN ĐOÁN Y-KHOA
•  Định hướng chẩn đoán trong các bệnh nhiễm
•  Dự báo thải ghép tạng
•  Định hướng chẩn đoán trong các bệnh tự miễn

IV. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN CYTOKINES và ỨNG DỤNG BIOCHIPS TRONG CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ TẠI BỆNH VIỆN CHỢ RẪY

Nghiên cứu thăm dó giá trị cytokines trên người Việt Nam bình thường
      Nồng độ cytokines được khảo sát trên 47 người Việt Nam bình thường, gồm 25 nam và 22 nữ, tuổi từ 18 đến 60 (TB: 26 ± 8) năm. Kết quả trình bày trong bảng 1. So sánh với kết quả cytokine do trên 90 người Trung Quốc bình thường, cho thấy các chỉ số cytokine trên người Việt nam bình thường trong nghiên cứu này đa số (10/12 cytokines) đều tương đương với người Trung Quốc, ngoại trừ interleukine-4 và interleukine-10.

Bảng 1.

 *Chinese Journal of Laboritory Medicine, 2004, 25 (5)
Nhận xét: khoảng giá trị (TB-1ĐLC - TB+1ĐLC) của các trị số cytokine giữa người Việt nam bình thường và người Trung Quốc tương đương nhau, ngoại trừ 02 cytokine (IL-4 và IL-10).

Sự gia tăng trị số cytokine trên bệnh nhân cúm H5N1
Nồng độ cytokines được khảo sát trên một bệnh nhân nữ, 28 tuổi, nhận viện ngày 24-7-2005, với bệnh sử 5 ngày có triệu chứng cúm. Bệnh nhân có số lượng bạch cầu là 3.600/µL, tiểu cầu từ 68.000 – 83.000/µL, có triệu chứng suy hô hấp cấp trên lâm sàng và hình ảnh x-quang với dấu chứng đông đặc thuỳ dưới phổi trái. Cúm Influenza A, subtype H5N1 được ghi nhận dương tính với kỹ thuật PCR vào ngày 7 của bệnh. Cytokines trong huyết thanh được do vào ngày 8 của bệnh. Tình trạng suy hô hấp bệnh nhân nặng lên và tử vong vào 12 giờ sau đó. Kết quả xét nghiệm của cytokines trên bệnh nhân này nêu trong bảng 2.

Cytokine cũng ghi nhân trên 01 bệnh nhân nam, 37 tuổi, nhập viện 30/9/2005, với suy hô hấp cấp trên lâm sàng, bạch cầu < 3000/µL, tiểu cầu < 30.000/µL. Xét nghiệm được làm trong ngày nhập viện. Bệnh nhân tử vong sau đó trong vòng 24 giờ. Bệnh nhân có kết quả âm tính huyết thanh học về nhiễm cúm gia cầm. Kết quả cytokines nêu trong bảng 2.

Ghi nhận chung trên 2 bệnh nhân này là nồng độ cytokine trong máu gia tăng rất cao, một vài loại cytokine vượt quá ngưỡng tối đa cho phép như IL-6, IL-8 IL-10 và MCP-1.

Bảng 2.

Vai trò của cytokines và các dẫn chất trung gian khác trong viêm đang là vấn đề nghiên cứu trong tâm hiện nay trong nhiều lãnh vực, như bệnh nhiễm trùng (Osterholm, 2005), bệnh lý tim mạch (DL Mann, 2002), bệnh lý viêm gan siêu vi (F M de Castillo, 2002), bệnh lý SARS (Chinese J of Lab Med., 2004).

Triển khai ứng dụng:
     Bắt đầu từ tháng 5-2005
     tính đến 31-12-2005        

KẾT LUẬN

      Với công nghệ cao biochips, nhiều bộ (panel) xét nghiệm sinh hoá chuyên biệt có thể thực hiện cùng một lúc, giúp giảm thời gian chờ đợi so với thực hiện từng xét nghiệm, độ chính xác cao do kỹ thuật dàn trãi chất gắn kết trên bề mặt biochip so voi trong dạng dung dịch của phương pháp cổ điển, cung cấp toàn bộ thông tin xét nghiêm của bệnh lý hiện tại của bệnh nhân, giúp nhiều trong chẩn đoán, điều trị. Sự gia tăng rất cao của cytokines được ghi nhận trên các bệnh nhân nhiễm cúm H5N1.

Tài liệu tham khảo
Studies on the serum Cytokine level of different stage in the diagnosis of coronavirus-associated SARS patients. Chinese Journal of laboratory Medicine , 2004; 27 (5).

F. M de Castillo, T A Romero, J. Estevez và cs. Concentrations of Cytokines, soluble interleukin-2 receptor, and soluble CD30 in sera of patients with Hepatitis B virus infection during acute and convalescent phases. Clinical and Diagnostic laboratory Immunology 2002; 9(6) : 1372-1375

Douglas L. Mann. Inflammatory mediators and the failing heart- Past, Present and Foreseeable Future. Circulation Research 2002; 91 : 988-998.

Osterholm. The Cytokine Storm Evoked by Influenza Virus. New England Journal of Medicine 2005; 352 (18) : 1839.

Các tin đã đăng / Xem tất cảả
		Nhân 5 trường hợp che phủ khuyết hổng mô mềm bằng vạt da bẹn vi phẫu
		Cộng hưởng từ tim trong đánh giá thiếu máu và sống còn cơ tim
		Can thiệp cấp cứu tắc thân chung động mạch vành trái: Nhân một trường hợp nhồi máu cơ tim cấp do tắc thân chung động mạch vành trái
		Thuyên tắc phổi nặng: Nhân một trường hợp can thiệp lấy huyết khối động mạch phổi bằng ống thông qua da
		Gamma knife: Phương pháp bảo tồn chức năng trong điều trị bệnh lý não
		Nhiễm trùng cổ sâu trên bệnh nhân đái tháo đường: So sánh hình ảnh lâm sàng và kết quả điều trị với bệnh nhân không đái tháo đường từ 1/2005 đến 9/2006
		Phẫu thuật bệnh lõm ngực bẩm sinh (Pectus Excavatum)
		Phẫu thuật dị tật sọ mặt tại Bệnh viện Chợ Rẫy 2001 - 2008
		Ghép thận tự thân ở trẻ em trong bệnh tăng huyết áp do hẹp động mạch thận (Nhân 2 trường hợp)
		Xạ hình hạch tiền đồn và sinh thiết hạch tiền đồn dưới hướng dẫn của đầu dò Gamma trong ung thư vú
		Nhân trường hợp ngộ độc chất trui thép