Bộ phận tí hon này có thể đi dạo trong cơ thể bạn để tìm ra khối u

Sẽ ra sao nếu chúng ta có thể tìm ra khối u ác tính từ lâu trước khi chúng có thể hại ta -- mà không cần phương tiện chụp chiếu hiện đại và nguồn điện ổn định? Bác sĩ, nhà kĩ thuật y sinh, và doanh nhân Sangeeta Bhatia dẫn đầu một phòng thí nghiệm đa ngành nghiên cứu những phương pháp mới để hiểu rõ, chẩn đoán và chữa bệnh cho con người. Mục tiêu của cô: 2/3 số người chết vì ung thư mà cô ấy nói hoàn toàn có thể phòng ngừa. Với cách trình bày hết sức rõ ràng, cô ấy phân tích ngành khoa học về phân tử nano vô cùng phức tạp và chia sẻ giấc mơ của mình về một phương pháp chuẩn đoán ung thư mới có thể cứu sống hàng triệu người.

Trong không gian từng đủ chứa
một tranzito,

giờ đủ để chứa một tỷ tranzito như thế.

Điều đó giúp một chiếc máy tính
có kích thước bằng cả căn phòng

giờ có thể đựng vừa trong túi bạn.

Bạn có thể nói tương lai thật nhỏ bé.

Là một kĩ sư,

tôi được truyền cảm hứng từ
cuộc cách mạng thu nhỏ của máy tính.

Là một nhà vật lí học,

tôi tự hỏi liệu chúng ta có thể dùng nó
để giảm số lượng người chết

vì một trong những căn bệnh
lan rộng nhanh nhất trên Trái Đất:

ung thư.

Khi tôi nói điều đó,

hầu hết mọi người nghĩ rằng chúng tôi
đang nghiên cứu cách chữa trị ung thư.

Và đúng vậy.

Nhưng hóa ra

có một cơ hội đáng kinh ngạc
để cứu sống nhiều người

nếu được phát hiện và
phòng ngừa sớm ung thư.

Trên thế giới, hơn 2/3 số ca chết
vì ung thư hoàn toàn có thể ngăn ngừa được

bằng những phương pháp
mà ta đã biết đến ngày nay.

Những thứ như vắc xin,
chụp chiếu thường xuyên,

và tất nhiên, ngừng hút thuốc.

Nhưng ngay cả khi có
những công cụ và kĩ thuật tối tân nhất,

vài khối u không thể bị phát hiện

đến khi chúng phát triển được 10 năm,

khi đã có đến 50 triệu tế bào ung thư.

Sẽ ra sao nếu có công nghệ tốt hơn

để phát hiện những tế bào
chết người này sớm hơn,

khi chúng có thể bị cắt bỏ,

khi chúng mới bắt đầu phát triển?

Để tôi cho bạn biết kĩ thuật thu nhỏ
sẽ đưa ta đến đâu.

Đây là chiếc kính hiển vi
trong phòng thí nghiệm

mà nhà giải phẫu bệnh dùng để
xét nghiệm mẫu mô,

như sinh thiết hay
xét nghiệm tế bào cổ tử cung.

Chiếc kính hiển vi trị giá 7000$ này

phải được sử dụng bởi những người
có nhiều năm được đào tạo

chuyên về phát hiện tế bào ung thư.

Đây là bức ảnh từ một đồng nghiệp của tôi
ở trường đại học Rice,

Rebecca Richards-Kortum.

Những gì cô ấy và cả đội đã thực hiện
là thu nhỏ cả chiếc kính hiển vi

thành một bộ phận trị giá 10$,

và gắn ở đầu của một sợi quang.

Điều đó có nghĩa là thay vì
lấy mẫu thử từ bệnh nhân

và đem đi soi,

ta có thể đem chiếc kính đến chỗ bệnh nhân

Khi đó, thay vì cần một chuyên gia
để xem xét ảnh chụp,

ta có thể thiết lập để máy tính có thể
phân biệt tế bào bình thường và ung thư.

Điều này rất quan trọng,

bởi vì điều họ phát hiện ra khi
làm việc ở những vùng nông thôn

là ngay cả khi họ có thể
chụp chiếu di động trên xe,

có thể đến tận nơi đó
thực hiện việc kiểm tra

và lấy mẫu thử

gửi đến bệnh viện trung tâm để phân tích,

vài ngày sau đó,

người phụ nữ nhận được điện thoại
báo kết quả bất thường

và được mời đến gặp.

Một nửa số họ không đến
vì không đủ kinh phí đi lại.

Với chiếc kính hiển vi được tích hợp
và phân tích bằng máy tính,

Rebecca và đồng nghiệp
có thể tạo ra chiếc xe

được thiết lập
cả chẩn đoán và chữa trị bệnh.

Điều đó có nghĩa là họ có thể chẩn đoán

và thực hiện liệu pháp ngay tại chỗ,

vì vậy không ai không thể theo kịp.

Đó chỉ là một ví dụ cho việc thu nhỏ
có thể cứu sống nhiều người.

Là một kĩ sư,

chúng tôi nghĩ về nó như
một sự thu nhỏ đúng nghĩa.

Bạn lấy một vật lớn và làm cho nó nhỏ lại.

Nhưng những gì tôi
nói với bạn về máy tính

là chúng làm thay đổi cuộc sống của ta

khi chúng trở nên nhỏ
vừa đủ cho ta đem theo mọi nơi.

Vậy sự thay đổi tương đương
trong y học thì như thế nào?

Tưởng tượng bạn có một máy dò tìm

nhỏ đến mức chúng có thể
lưu thông trong cơ thể bạn,

tự tìm ra khối u

và phát tín hiệu ra bên ngoài?

Nghe cứ như khoa học viễn tưởng.

Nhưng thật sự công nghệ nano
cho phép chúng ta làm được điều đó.

Công nghệ nano cho phép ta thu nhỏ
bộ phận làm nên máy dò tìm

từ độ rộng của một sợi tóc

là 100 micro mét

nhỏ hơn 1000 lần

chỉ còn 100 nano mét.

Điều đó có mối quan hệ mật thiết sâu sắc.

Thì ra chất liệu có thể thay đổi đặc tính

ở thước đo nano,

Bạn lấy một chất liệu thông dụng như vàng,

và nghiền nó ra thành bụi,
thành những mẩu vàng nano,

nó biến đổi từ màu vàng thành màu đỏ.

Nếu bạn lấy một chất hiếm hơn
như cadimi selenua

tạo thành một khối tinh thể lớn màu đen

nếu bạn tạo ra tinh thể nano
từ chất liệu này

bỏ vào trong chất lỏng,

và chiếu sáng lên,

chúng sẽ phát sáng.

Và chúng phát ra màu
lam, lục, vàng, cam, đỏ,

chỉ tùy thuộc vào kích thước chúng.

Thật là điên rồ! Bạn có thể tượng tượng
một vật như thế trong thế giới vĩ mô?

Như thể tất cả chiếc quần jeans trong tủ
của bạn được làm hoàn toàn từ sợi bông,

nhưng chúng có màu khác nhau
chỉ dựa vào kích cỡ của chúng

(Cười)

Là một nhà vật lý học,

điều thú vị không kém đối với tôi

là không chỉ màu sắc của chất liệu

thay đổi ở thước đo nano;

cách chúng di chuyển
trong cơ thể cũng thay đổi.

Và đó là sự quan sát
chúng tôi đang thực hiện

để tạo ra máy dò tìm ung thư tốt hơn.

Để tôi chỉ cho bạn thấy điều này.

Đây là một mạch máu trong cơ thể.

Bao quanh mạch máu là một khối u.

Chúng tôi sẽ tiêm các
phần tử nano vào mạch máu

và xem cách chúng di chuyển
từ dòng máu vào khối u.

Hóa ra mạch máu của nhiều khối u có lỗ hở

hở để phần tử nano có thể lọt ra khỏi
dòng máu để vào khối u.

Chúng có lọt ra hay không
phụ thuộc vào kích thước của chúng.

Nên trong ảnh này,

cái nhỏ hơn, 100 nano mét,
phần tử nano màu xanh đang lọt ra ngoài,

và cái lớn hơn, 500 nano mét,
phần tử nano màu đỏ

đang bị mắc kẹt trong dòng máu.

Nó có nghĩa là
với tư cách một kĩ sư,

tùy thuộc vào cách tôi làm
một vật liệu to hay nhỏ,

tôi có thể thay đổi
nơi nó đi đến trong cơ thể bạn.

Trong phòng thí nghiệm của tôi, gần đây
chúng tôi tạo ra máy dò tìm ung thư nano

nhỏ đến mức nó có thể di chuyển
trong cơ thể và tìm kiếm khối u.

Chúng tôi thiết kế chúng để
lắng nghe sự xâm nhập của khối u;

âm thanh của sự truyền
tín hiệu hóa học khối u cần để lan rộng.

Để một khối u thoát khỏi
phần mô nó được sinh ra,

nó cần tạo ra chất hóa học gọi là enzim

để làm mòn khung mô.

Chúng tôi thiết kế các phần tử nano này
có thể được kích hoạt bởi enzim.

Một enzim có thể kích hoạt 1000
phản ứng hóa học trong một giờ.

Trong ngành kĩ thuật, chúng tôi
gọi nó là sự khuếch đại

tỉ lệ 1/1000,

khiến cho nó cực nhạy.

Nên chúng tôi đã làm được
một máy dò tìm ung thư cực nhạy.

Nhưng làm sao để tôi gửi tín hiệu
đã kích hoạt này ra thế giới bên ngoài,

nơi tôi có thể thao tác được?

Để làm vậy, chúng tôi sử dụng
một bộ phận nữa của sinh học phân tử nano,

có liên quan đến quả thận.

Thận là một bộ lọc.

Công việc của nó là lọc máu
và đưa chất thải ra nước tiểu.

Hóa ra những gì thận lọc được

cũng phụ thuộc vào kích thước

Trong bức ảnh này, bạn có thể thấy

thấy mọi thứ nhỏ hơn 5 nano mét

đi từ máu, qua thận, vào trong nước tiểu,

và mọi thứ lớn hơn đều được giữ lại.

Nếu tôi làm một máy dò tìm ung thư
100 nano mét,

tiêm vào trong máu,

nó có thể lọt vào khối u và
được kích hoạt bởi enzim khối u

để phát ra dấu hiệu

đủ nhỏ để được lọc ra khỏi thận

và đi vào nước tiểu,

tôi có được một dấu hiệu ra bên ngoài
để tôi có thể phát hiện.

Nhưng có một vấn đề nữa.

Đó là một dấu hiệu rất nhỏ,

vậy làm sao tôi phát hiện được?

Thật ra, dấu hiệu cũng chỉ là một phân tử.

Đó là những phân tử
tôi tạo ra với tư cách là kĩ sư.

Chúng hoàn toàn nhân tạo,
và được thiết kế

để tương thích với công cụ được lựa chọn.

Nếu chúng tôi muốn dùng
một công cụ đắt tiền cực nhạy

gọi là là khối phổ kế,

chúng tôi sẽ tạo một phân tử lớn nhất định

Hay nếu chúng tôi muốn làm
thứ gì đó rẻ và di động.

Chúng tôi tạo phân tử
có thể lấy được trên giấy

như que thử thai.

Trên thực tế,
có rất nhiều bài kiểm tra trên giấy

đang dần trở nên có giá trị trong lĩnh vực
gọi là chẩn đoán trên giấy.

Điều đó sẽ dẫn chúng ta đến đâu?

Những gì tôi sắp nói tiếp theo,

với tư cách một nhà nghiên cứu lâu năm

thể hiện giấc mơ của tôi.

Tôi không nói đó là một lời hứa,

đó là một giấc mơ.

Nhưng tôi nghĩ chúng ta cần có
giấc mơ để luôn phấn đấu,

ngay cả, và đặc biệt,
với nhà nghiên cứu ung thư.

Những gì tôi sắp nói với bạn là điều
tôi hi vọng xảy ra với công nghệ,

mà cả đội tôi và tôi luôn tận tâm tận lực

để biến nó thành hiện thực.

Đây,

tôi ước rằng một ngày nào đó,

thay vì phải dùng nhiều
phương tiện chụp chiếu đắt tiền

để nội soi đại tràng,

chụp nhũ ảnh,

hay xét nghiệm tế bào cổ tử cung,

chỉ cần một mũi tiêm,

chờ trong một giờ,

và thử nước tiểu trên một mẩu giấy.

Tưởng tượng điều đó có thể thực hiện

mà không cần sự ổn định của nguồn điện,

hay chuyên gia y tế ở đó.

Họ có thể ở cách xa

và được kết nối bằng hình ảnh
trên điện thoại thông minh

Tôi biết điều này như một giấc mơ

nhưng trong phòng thí nghiệm
chúng tôi đã thử nghiệm trên chuột,

cho kết quả tốt hơn
phương pháp hiện hữu

trong việc chẩn đoán ung thư phổi,
ung thư đại tràng và ung thư buồng trứng.

Và tôi hi vọng điều này có nghĩa là

một ngày nào đó chúng ta có thể
phát hiện khối u ở bệnh nhân

sớm hơn 10 năm sau khi
chúng bắt đầu phát triển,

ở mọi tầng lớp xã hội,

ở mọi nơi trên toàn thế giới

dẫn tới việc được điều trị sớm hơn,

và ta có thể cứu được
nhiều sinh mạng hơn bây giờ,

nếu được phát hiện sớm hơn.

Cảm ơn.

(Vỗ tay)