Chẩn đoán corona virus có thể được kiểm tra sớm trên các mẫu bệnh nhân

Chẩn đoán coronavirus có thể được kiểm tra sớm trên các mẫu bệnh nhân. Một loạt các dự án nghiên cứu của MIT đang được phát triển để hỗ trợ các nỗ lực phát hiện và ngăn chặn sự lây lan của corona virus.

Xem thêm: Bệnh viện Hoa Kỳ được thiết kế ra sao để chống lại corona virus

Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét này cho thấy SARS-CoV-2 (màu vàng) được gọi là 2019-nCoV, loại virus gây ra COVID-19, được phân lập từ một bệnh nhân, nổi lên từ bề mặt tế bào (màu xanh / hồng) được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm . Lịch sự: NIAID-RML, Viện Công nghệ Massachusetts (MIT)

Khi nhiều trường hợp COVID-19 (coronavirus) xuất hiện ở Hoa Kỳ và trên toàn thế giới, nhu cầu xét nghiệm chẩn đoán nhanh, dễ sử dụng đang trở nên cấp bách hơn bao giờ hết. Một công ty khởi nghiệp từ MIT hiện đang thực hiện một bài kiểm tra trên giấy có thể mang lại kết quả trong vòng nửa giờ, dựa trên công nghệ được phát triển tại Viện Khoa học và Kỹ thuật Y tế của MIT (IMES).

Công ty E25Bio có trụ sở tại Cambridge, nơi đã phát triển thử nghiệm, hiện đang chuẩn bị nộp nó cho ủy quyền sử dụng khẩn cấp của FDA , vì đó sẽ cấp phép tạm thời cho việc sử dụng thiết bị trên các mẫu bệnh nhân trong trường hợp khẩn cấp về sức khỏe cộng đồng.

Ở những nơi khác quanh MIT, một số nhóm nghiên cứu khác đang thực hiện các dự án có thể giúp các nhà khoa học hiểu thêm về cách truyền corona virus và cách phòng ngừa lây nhiễm. Công việc của họ chạm đến các lĩnh vực từ chẩn đoán và phát triển vắc-xin đến các biện pháp phòng bệnh truyền thống hơn như xa cách xã hội và rửa tay.

Chẩn đoán nhanh hơn

Công nghệ đằng sau chẩn đoán E25Bio được phát triển bởi Lee Gehrke, Giáo sư Hermann LF von Helmholtz tại IMES và các thành viên khác trong phòng thí nghiệm của ông, bao gồm Irene Bosch, một nhà khoa học nghiên cứu IMES hiện là CTO của E25Bio.

Trong nhiều năm qua, Gehrke, Bosch và những người khác trong phòng thí nghiệm đã làm việc trên các thiết bị chẩn đoán hoạt động tương tự như thử thai nhưng có thể xác định protein virut từ các mẫu bệnh nhân. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng công nghệ này, được gọi là công nghệ dòng chảy bên, để tạo ra các xét nghiệm về Ebola, sốt xuất huyết và virus Zika, trong số các bệnh truyền nhiễm khác.

Các xét nghiệm bao gồm các dải giấy được phủ kháng thể liên kết với một loại protein virus cụ thể. Một kháng thể thứ hai được gắn vào các hạt nano vàng và mẫu của bệnh nhân được thêm vào dung dịch của các hạt đó. Dải thử nghiệm sau đó được nhúng vào dung dịch này. Nếu có protein virut, nó sẽ gắn vào các kháng thể trên dải giấy cũng như các kháng thể liên kết với hạt nano và một đốm màu xuất hiện trên dải trong vòng 20 phút.

Hiện tại, có hai loại chẩn đoán chính COVID-19 có sẵn. Một xét nghiệm như vậy sàng lọc các mẫu máu của bệnh nhân để tìm kháng thể chống lại virus. Tuy nhiên, kháng thể thường không được phát hiện cho đến một vài ngày sau khi các triệu chứng bắt đầu. Một loại xét nghiệm khác tìm DNA virus trong mẫu đờm. Những xét nghiệm này có thể phát hiện virus sớm hơn trong trường hợp nhiễm trùng, nhưng chúng yêu cầu phản ứng chuỗi polymerase (PCR), một công nghệ khuếch đại lượng DNA đến mức có thể phát hiện được và mất vài giờ để thực hiện.

Hy vọng của chúng tôi là, tương tự như các xét nghiệm khác mà chúng tôi đã phát triển, điều này sẽ có thể sử dụng được vào ngày mà các triệu chứng phát triển, theo ông Gehrke. Chúng tôi không phải chờ đợi kháng thể của virus xuất hiện.

Nếu Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ cấp phép khẩn cấp, E25Bio có thể bắt đầu thử nghiệm chẩn đoán với các mẫu bệnh nhân mà họ chưa thể làm được. Nếu những người đó thành công, thì bước tiếp theo sẽ là nói về việc sử dụng nó để chẩn đoán lâm sàng thực tế, bác sĩ Gehrke nói.

Một ưu điểm khác của phương pháp này là các bài kiểm tra giấy có thể được sản xuất dễ dàng và rẻ tiền với số lượng lớn, ông nói thêm.

Vắc-xin RNA

Vào ngày 24 tháng 2, chỉ khoảng một tháng sau khi trường hợp coronavirus đầu tiên ở Mỹ được báo cáo, công ty công nghệ sinh học Moderna có trụ sở tại Cambridge tuyên bố họ đã có một loại vắc-xin thử nghiệm sẵn sàng để thử nghiệm . Sự quay vòng nhanh chóng đó là do những lợi thế đặc biệt của vắc-xin RNA, Daniel Anderson, giáo sư kỹ thuật hóa học của MIT, người cũng nghiên cứu về các loại vắc-xin này, mặc dù không đặc biệt đối với coronavirus.

Một lợi thế quan trọng của RNA thông tin là tốc độ mà bạn có thể xác định trình tự mới và sử dụng nó để đưa ra một loại vắc-xin mới, theo Anderson Anderson.

Vắc-xin truyền thống bao gồm một dạng protein bất hoạt của protein gây ra phản ứng miễn dịch. Tuy nhiên, những loại vắc-xin này thường mất nhiều thời gian để sản xuất và đối với một số bệnh, chúng quá rủi ro. Vắc-xin bao gồm RNA thông tin là một lựa chọn thay thế hấp dẫn bởi vì chúng tạo ra các tế bào chủ để tạo ra nhiều bản sao của protein mà chúng mã hóa, tạo ra phản ứng miễn dịch mạnh hơn so với protein được cung cấp.

Vắc-xin RNA cũng có thể được lập trình lại nhanh chóng để nhắm mục tiêu các protein virut khác nhau, miễn là trình tự mã hóa protein được biết đến. Trở ngại chính để phát triển các loại vắc-xin như vậy cho đến nay là tìm ra những cách hiệu quả và an toàn để cung cấp chúng. Phòng thí nghiệm của Anderson đã thực hiện các chiến lược như vậy trong nhiều năm, và trong một nghiên cứu gần đây , ông đã chỉ ra rằng việc đóng gói các loại vắc-xin như vậy vào một loại hạt nano lipid đặc biệt có thể tăng cường phản ứng miễn dịch mà chúng tạo ra.

RNA Messenger RNA có thể mã hóa các kháng nguyên virus, nhưng để hoạt động, chúng ta cần tìm cách đưa các kháng nguyên này đến đúng phần của cơ thể để chúng được biểu hiện và tạo ra phản ứng miễn dịch. Chúng ta cũng cần đảm bảo rằng vắc-xin gây ra sự kích thích miễn dịch thích hợp để có được phản ứng mạnh mẽ, ông Anderson Anderson nói.

Anthony Fauci, giám đốc Viện Dị ứng và Bệnh Truyền nhiễm Quốc gia (NIAID), đã ước tính rằng sẽ mất ít nhất 12 đến 18 tháng để kiểm tra đầy đủ bất kỳ loại vắc-xin COVID-19 tiềm năng nào về tính an toàn và hiệu quả.

Giữ khoảng cách

Lydia Bourouiba, phó giáo sư chỉ đạo Phòng thí nghiệm truyền dịch bệnh truyền nhiễm tại MIT, đã tập trung vào việc mô tả đặc trưng và mô hình hóa động lực học truyền nhiễm và truyền bệnh ở nhiều quy mô khác nhau. Thông qua các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và môi trường lâm sàng, cô đã báo cáo rằng khi một người ho hoặc hắt hơi, họ không phát ra một giọt nước nhỏ giọt nhanh chóng rơi xuống đất và bốc hơi, như các nhà khoa học đã từng nghĩ. Thay vào đó, chúng tạo ra một đám mây không khí nóng và ẩm phức tạp, bẫy các giọt đủ kích cỡ lại với nhau, đẩy chúng đi xa hơn trong không khí hơn bất kỳ giọt nào riêng lẻ sẽ tự di chuyển.

Trung bình, các thí nghiệm của cô đã tiết lộ rằng một cơn ho có thể truyền các giọt nước lên đến 4 đến 5m, trong khi một cái hắt hơi có thể đẩy chúng ra xa tới 8m. Điều kiện không khí xung quanh có thể hành động để phân tán thêm các giọt còn lại ở các tầng trên của phòng.

Bourouiba lưu ý rằng sự hiện diện của đám mây khí tốc độ cao độc lập với loại sinh vật hoặc mầm bệnh mà đám mây có thể chứa. Các giọt bên trong nó phụ thuộc vào sinh bệnh học kết hợp với sinh lý của bệnh nhân – một sự kết hợp mà phòng thí nghiệm của cô đã tập trung vào giải mã trong bối cảnh cúm. Cô hiện đang mở rộng nghiên cứu và mô hình hóa để dịch tác phẩm sang COVID-19, và cho biết bây giờ là thời điểm quan trọng để đầu tư vào nghiên cứu.

Virus này sẽ ở lại với chúng tôi trong một thời gian – và chắc chắn dữ liệu cho thấy rằng nó sẽ không đột nhiên biến mất khi thời tiết thay đổi, cô nói. Có một sự cân bằng tốt và quan trọng giữa an toàn, phòng ngừa và hành động quan trọng để tấn công để cho phép và tăng tốc đáng kể nghiên cứu được thực hiện ngay bây giờ để chúng tôi có thể chuẩn bị tốt hơn và thông báo cho các hành động trong những tuần và tháng tới khi điều tồi tệ nhất xảy ra đại dịch sẽ mở ra.

Cô cũng đang làm việc với những người khác để đánh giá các cách để hạn chế sự truyền phát COVID-19 của đám mây và truyền chậm cho các nhân viên chăm sóc sức khỏe và những người khác trong không gian chung. Một mặt nạ phẫu thuật không bảo vệ chống lại việc hít phải mầm bệnh từ đám mây, cô nói. Đối với một bệnh nhân bị nhiễm bệnh, nó có thể chứa một số ejecta phía trước do ho hoặc hắt hơi, nhưng đây là những lần xuất tinh và mặt nạ rất dữ dội ở mọi phía và chất lỏng chảy qua con đường ít kháng cự nhất.

Dựa trên dữ liệu, cô khuyên các nhân viên y tế nên cân nhắc đeo khẩu trang, bất cứ khi nào có thể. Và, đối với công chúng, Bourouiba nhấn mạnh nguy cơ ký hợp đồng COVID-19 vẫn còn tương đối thấp tại địa phương, và rủi ro đó nên được nghĩ đến trong bối cảnh cộng đồng.

Rửa tay

Một cách tốt khác để bảo vệ bạn trước tất cả những giọt nhỏ bé truyền nhiễm đó là rửa tay. (Một lần nữa và một lần nữa.)

Ruben Juanes, giáo sư kỹ thuật dân dụng và môi trường của MIT, và khoa học trái đất, khí quyển và hành tinh, đã công bố một nghiên cứu vào tháng 12 năm 2019 cho thấy tầm quan trọng của việc cải thiện tỷ lệ rửa tay tại các sân bay quan trọng nhằm ngăn chặn sự lây lan của dịch bệnh. Bây giờ, ông nói, sau khi bùng phát COVID-19, các chính phủ trên thế giới đã áp đặt các hạn chế chưa từng có đối với di động, bao gồm đóng cửa các sân bay và đình chỉ các tuyến bay.

Đồng thời, Tổ chức Y tế Thế giới, Trung tâm Kiểm soát Bệnh tật Hoa Kỳ và nhiều cơ quan y tế khác đều khuyến nghị vệ sinh tay là biện pháp phòng ngừa số một chống lại sự lây lan của bệnh. Theo bài báo gần đây của chúng tôi về tác động của vệ sinh tay đối với sự lây lan của bệnh toàn cầu, thì ông Juan Juanes cho biết, hiện tại chúng tôi đang nghiên cứu tác động tổng hợp của các hạn chế đối với khả năng di chuyển của con người và tăng cường sự tham gia với vệ sinh tay đối với sự lây lan toàn cầu của COVID-19 thông qua mạng lưới vận tải hàng không thế giới.

Juanes cho biết ông và Christos Nicolaides Tiến sĩ 14, giáo sư tại Đại học Síp, tác giả chính của nghiên cứu trước đó, đang làm việc với các dữ liệu giao thông hàng không trên toàn thế giới, chi tiết cho tất cả các chuyến bay trong khoảng thời gian giữa tháng 1 Ngày 15, 2020 cho đến ngày hôm nay (chiếm đóng / hủy) và giai đoạn tương ứng của năm 2019 (mức cơ sở) để làm rõ vai trò của các hạn chế đi lại đối với sự lan truyền toàn cầu của COVID-19 thông qua mô hình dịch tễ học chi tiết.

Ngoài ra, chúng tôi còn mô phỏng các chiến lược vệ sinh tay khác nhau tại các sân bay trên cơ sở hạn chế đi lại với mục tiêu đề xuất một chiến lược tối ưu kết hợp giữa hạn chế đi lại và tăng cường vệ sinh tay, để giảm thiểu tiến bộ của COVID-19 trong ngắn hạn (tuần) và dài hạn (mùa cúm tiếp theo).

Juanes cho biết họ sẽ cung cấp kết quả ngay lập tức thông qua medarXiv, trong khi công việc theo đánh giá ngang hàng trong một tạp chí. Điều này cũng sẽ cho phép thông tin đến các tổ chức học thuật và chính phủ khác một cách kịp thời hơn, ông nói.

Viện Công nghệ Massachusetts (MIT)
Lược dịch: https://www.csemag.com/articles/coronavirus-diagnostic-might-be-tested-on-patient-samples-soon/