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

Khai trương văn phòng Lãnh sự danh dự Việt Nam tại Croatia

Khai trương văn phòng Lãnh sự danh dự Việt Nam tại Croatia

Ngày 4/12, tại thủ đô Zagreb, Cộng hoà Croatia, Lễ khai trương Văn phòng Lãnh sự danh dự Việt Nam đã long trọng diễn ra.
Cách đổi ảnh đại diện bình luận ẩn danh trên Facebook độc đáo

Cách đổi ảnh đại diện bình luận ẩn danh trên Facebook độc đáo

Facebook vừa cập nhật cho bình luận ẩn danh: giờ bạn có thể đổi ảnh đại diện thay cho hình mặc định. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết để ...
Hướng dẫn cách khắc phục khi iPad bị vô hiệu hóa hiệu quả

Hướng dẫn cách khắc phục khi iPad bị vô hiệu hóa hiệu quả

iPad bị vô hiệu hóa thường do nhập sai mật khẩu nhiều lần hoặc lỗi cập nhật phần mềm. Tình trạng này khóa thiết bị để bảo vệ dữ liệu ...
iPhone 17 Pro gây tranh cãi khi loại bỏ tính năng có từ iPhone 12 Pro

iPhone 17 Pro gây tranh cãi khi loại bỏ tính năng có từ iPhone 12 Pro

Apple lần đầu ra mắt Night Mode trên iPhone 11 vào năm 2019, giúp cải thiện chất lượng ảnh chụp trong môi trường thiếu sáng và mang đến trải nghiệm ...
iPhone 16e tụt lại và ít được chú ý so với các phiên bản hiện tại

iPhone 16e tụt lại và ít được chú ý so với các phiên bản hiện tại

Được Apple định hướng là lựa chọn tầm trung mang công nghệ thông minh đến nhiều người, iPhone 16e giờ đây dường như trở nên lạc lõng trong hệ sinh ...
Cách khắc phục màn hình iPhone bị tối hiệu quả và nhanh chóng

Cách khắc phục màn hình iPhone bị tối hiệu quả và nhanh chóng

Nếu iPhone của bạn gặp tình trạng màn hình tối, trải nghiệm sử dụng sẽ bị gián đoạn và khó chịu. Dưới đây là những cách đơn giản giúp khắc ...
Sách thiếu nhi: Nhịp cầu thúc đẩy giao lưu văn hoá - giáo dục Việt Nam và New Zealand

Sách thiếu nhi: Nhịp cầu thúc đẩy giao lưu văn hoá - giáo dục Việt Nam và New Zealand

Sự kiện ra mắt sách thiếu nhi New Zealand tại Việt Nam mang đến một cách tiếp cận mới mẻ trong hợp tác giáo dục giữa hai quốc gia.
Ba địa phương Thái Lan gia nhập mạng lưới 425 Thành phố học tập của UNESCO

Ba địa phương Thái Lan gia nhập mạng lưới 425 Thành phố học tập của UNESCO

Các Thành phố học tập biến việc học thành nhịp sống thường ngày, nâng kỹ năng lao động đến thích ứng kỷ nguyên AI, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế.
Cảnh sát biển Việt Nam: Thúc đẩy phong trào dạy và học tiếng Anh

Cảnh sát biển Việt Nam: Thúc đẩy phong trào dạy và học tiếng Anh

Hội thi Tiếng Anh cấp Cảnh sát Biển Việt Nam 2025 với sự tham gia của 11 thí sinh là đội ngũ cán bộ kiêm nhiệm giảng dạy ngoại ngữ tại các đơn vị.
Trao giải cuộc thi 'Những kỷ niệm sâu sắc về thầy cô và mái trường' năm 2025

Trao giải cuộc thi 'Những kỷ niệm sâu sắc về thầy cô và mái trường' năm 2025

Cuộc thi viết về thầy cô và mái trường năm 2025 đã kết thúc với nhiều tác phẩm đầy cảm xúc, tôn vinh người thầy và ký ức đẹp đẽ về mái trường.
Quốc tế hoá giáo dục vẫn phải giữ gìn bản sắc Việt Nam

Quốc tế hoá giáo dục vẫn phải giữ gìn bản sắc Việt Nam

Bà Mai Bích Thủy, Nhà sáng lập và Chủ tịch điều hành Reigate Grammar School Vietnam được đề cử giải thưởng quốc tế vinh danh đổi mới giáo duc trên toàn cầu.
Nhiều trường bỏ tổ hợp truyền thống trong tuyển sinh năm 2026

Nhiều trường bỏ tổ hợp truyền thống trong tuyển sinh năm 2026

Năm 2026, hàng loạt trường đại học dự kiến điều chỉnh tổ hợp xét tuyển, trong đó bỏ một số tổ hợp truyền thống như C00, A01, A00…
Thụy Điển chung tay với Việt Nam thông qua Quỹ ứng phó khẩn cấp trung ương của Liên hợp quốc

Thụy Điển chung tay với Việt Nam thông qua Quỹ ứng phó khẩn cấp trung ương của Liên hợp quốc

Thụy Điển đóng góp 205 triệu SEK (tương đương khoảng 19,5 triệu USD) cho Quỹ ứng phó khẩn cấp trung ương của Liên hợp quốc (CERF) trong năm 2025.
Lâm Đồng: Nhiều điểm ngập mới ở các địa phương ven biển, nước lũ trong đêm dâng nhanh và đột ngột

Lâm Đồng: Nhiều điểm ngập mới ở các địa phương ven biển, nước lũ trong đêm dâng nhanh và đột ngột

Nước lũ dâng cao kết hợp triều cường làm xuất hiện nhiều điểm ngập mới tại các khu dân cư, tuyến phố ở các địa phương ven biển tỉnh Lâm Đồng.
Tỉnh Lâm Đồng: Mưa lớn kéo dài, nước lũ dâng cao, thực hiện di dời nhiều hộ dân

Tỉnh Lâm Đồng: Mưa lớn kéo dài, nước lũ dâng cao, thực hiện di dời nhiều hộ dân

Tối 4/12, lực lượng công an phong tỏa tuyến đường quốc lộ 1A do ngập sâu đoạn qua địa bàn xã Hàm Thắng (tỉnh Lâm Đồng).
Triển khai vùng khí thải thấp: Hà Nội trước ngưỡng cửa chuyển mình xanh

Triển khai vùng khí thải thấp: Hà Nội trước ngưỡng cửa chuyển mình xanh

Trong nhịp sống sôi động của đô thị hơn nghìn năm tuổi, Hà Nội luôn mang trong mình khát vọng trở nên văn minh, hiện đại và đáng sống hơn.
Tỉnh Khánh Hòa khởi công xây nhà cho hộ dân bị sập hoàn toàn do thiên tai

Tỉnh Khánh Hòa khởi công xây nhà cho hộ dân bị sập hoàn toàn do thiên tai

UBND tỉnh Khánh Hòa tổ chức lễ khởi công xây lại nhà cho người dân bị thiệt hại hoàn toàn do thiên tai tại xã Diên Điền, sớm ổn định cuộc sống.
Người lao động được nghỉ Tết Dương lịch 2026 mấy ngày?

Người lao động được nghỉ Tết Dương lịch 2026 mấy ngày?

Tết Dương lịch 2026 vào thứ Năm nên người lao động sẽ được nghỉ 1 ngày theo quy định của Bộ luật Lao động.
Phiên bản di động