Xét nghiệm máu để xác định đồng hồ sinh học dự báo bệnh

Phương pháp xét nghiệm máu mới của nữ PGS Rosemary Braun (Đại học Tây Bắc, Mỹ) được gọi là TimeSignature, có thể dự đoán chính xác thời điểm hợp lý để uống thuốc. Ảnh: New Atlas

Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng các gene dính chặt vào đồng hồ sinh học của chúng ta đã đóng một vai trò quan trọng trong mọi hoạt động từ mức độ hormone của con người, nhiệt độ cơ thể, chu kỳ giấc ngủ và ngay cả hành vi của chúng ta. Giờ đây, người ta nghĩ rằng có từ 30% đến 50% bộ gene của chúng ta hoạt động được điều khiển bởi nhịp điệu sinh học, bao gồm những gene có trong hệ miễn dịch của con người.

Bà Rosemary Braun, PGS về y học phòng ngừa tại Trường Y khoa Feinberg (Đại học Tây Bắc, Mỹ) phát biểu: “Có hàng tấn bằng chứng cho thấy những dạng bệnh như trầm cảm, tiểu đường, tim mạch và bệnh Alzheimer đều có kết nối với đồng hồ sinh học. Vì thế, điều chúng ta cần làm là, làm thế nào chúng ta có thể phát hiện rõ nét thời gian sinh học của một cá nhân?”.

Xác định chính xác thời gian

PGS Rosemary Braun là một phần của nhóm nghiên cứu tại Đại học Tây Bắc đã có một bước đi lớn đầu tiên trong nghiên cứu này. Trong một nghiên cứu được công bố gần đây được đăng trên tờ Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học quốc gia Mỹ, các nhà khoa học đã báo cáo về sự phát triển của một xét nghiệm máu mà nó có thể phát hiện chính xác thời điểm thích hợp ngay trong cơ thể con người.

PGS Braun nói rằng xét nghiệm huyết mới được gọi là TimeSignature, có thể diễn ra trong vòng một tiếng rưỡi, đánh giá chính xác đồng hồ sinh học của con người. Một lợi ích khác của phương pháp này là nó có thể giúp các bác sĩ đánh giá chính xác khi nào thì đúng lúc để cho bệnh nhân uống thuốc – thuốc viên trị huyết áp hay hóa trị liệu – sẽ hiệu quả hơn.

Ông Ravi Allada, GS về sinh học thần kinh tại Trường Cao đẳng Nghệ thuật và Khoa học Weinberg (Đại học Tây Bắc), một trong các đồng tác giả của nghiên cứu này, lên tiếng giải thích: “Rất khó để biết chính xác thời điểm nào cần uống thuốc, thời điểm nào không; và xét nghiệm máu này có thể hướng dẫn chúng ta khi nào thì uống thuốc để phát huy hiệu quả cao nhất”.

Bằng cách xác định thời điểm lý tưởng nhất để uống thuốc thì chỉ cần một liều thuốc nhỏ cũng có thể đủ khả năng để giảm rủi ro của các tác dụng phụ gây ra từ viên thuốc. Ông Ravi Allada lưu ý rằng, nhiều khía cạnh của bệnh tật liên quan đến đồng hồ sinh học bên trong chúng ta chẳng hạn như thời khắc nào trong ngày, con người ta dễ bị rủi ro do mắc bệnh tim mạch nhất, hay cơn hen suyễn.

Ông Ravi Allada nhắc lại quan điểm của PGS Rosemary Braun về mối dây nghi ngờ giữa sự gián đoạn của đồng hồ cơ thể và các vấn đề bệnh tật mãn tính. Ông Allada ví von: “Quý vị có thể nghĩ về chiếc đồng hồ sinh học như một người nhạc trưởng trong giàn nhạc giao hưởng, và mọi thứ xảy ra vào một thời điểm thích hợp. Nếu nhạc trưởng không ổn định, thì âm nhạc cũng đi tong”.

Ông Ravi Allada, GS về sinh học thần kinh tại Trường Cao đẳng Nghệ thuật và Khoa học Weinberg (Đại học Tây Bắc), một trong các đồng tác giả của nghiên cứu này. Ảnh: Feinberg News Center – Northwestern University

Đọc các mô hình gene

Ý tưởng rằng các mẫu máu có thể dùng để thiết lập thời gian của cơ thể con người thực ra không phải là mới, nhưng trước đây thường là bệnh nhân buộc phải lấy máu mỗi giờ trong cả ngày, một quy trình điều trị tốn kém và không thực tế. Nhưng với xét nghiệm TimeSignature, nhu cầu máu chỉ cần lấy 2 lần/ngày, và mục tiêu là chỉ cần 1 mẫu máu.

Vậy làm thế nào mà các nhà nghiên cứu có thể đơn giản hóa đáng kể quy trình này? Có lẽ là dùng đến trí tuệ nhân tạo. Nói rõ hơn là như vậy, các nhà nghiên cứu đã tiến hành thu thập các mẫu máu mỗi 2 tiếng đồng hồ từ một nhóm các đối tượng cho máu và tăng cường dữ liệu này từ 4 nghiên cứu khác. Kế đó, họ viết một thuật toán trực tiếp cho máy tính nhằm phân tích 20.000 gene khác nhau và quan sát các mô hình trong thời gian “gene biểu hiện” là khi ADN được chuyển đổi thành một sản phẩm chẳng hạn như chất đạm.

Cuối cùng, máy tính đã có thể thu hẹp chỉ còn 41 gene có khả năng thể hiện mạnh mẽ nhất các hoạt động gene trong những thời điểm khác nhau trong ngày hôm đó.

Từ đó, là sự tương quan của một khoảng thời điểm trong ngày với hoạt động cụ thể của 41 dấu hiệu biểu hiện gene. PGS Rosemary Braun phát biểu: “Chúng tôi đã có ý tưởng rằng chúng tôi có thể dùng hoạt động trong các gene này và làm việc trở lại, để từ đó có thể biết chính xác thời điểm trong ngày trong cơ thể của quý vị”.

Cho đến nay, TimeSignature chỉ mới xét nghiệm cho các đối tượng khỏe mạnh. Bằng cách phân tích các mẫu máu, nó có thể suy ra thời điểm thích hợp để trích máu. PGS Braun nói rằng, nghiên cứu tương lai sẽ tập trung vào việc quyết định xem thời gian sinh học của con người khi mà đồng hồ sinh học không đồng bộ với cơ thể con người.

Ông Kenneth Wright là Giám đốc của Phòng thí nghiệm giấc ngủ và sinh học tại Đại học Colorado, Boulder, dù không tham gia vào nghiên cứu này, nhưng ông đánh giá cao tiềm năng của xét nghiệm máu mới, ông nói: “Có thể xác định chính xác và dễ dàng tìm ra thời gian sinh học là một tín hiệu cực kỳ quan trọng để quyết định xem sức khỏe nhịp điệu của một người, và hứa hẹn một sự điều trị tối ưu”.

Ông Kenneth Wright nói thêm: “Kỹ thuật mới là một bước tiến bộ, nhưng nó cần phải được kiểm tra thật chính xác để có thể dự đoán đồng hồ sinh học thật sự bên trong con người. Các khám phá từ nghiên cứu này đã cho thấy rằng xét nghiệm máu mới có thể dự đoán giờ sinh học từ mẫu máu được lấy, không phải là giờ sinh học của cá nhân đó”. Ông Ravi

Allada cũng thừa nhận rằng có một độ lệch giữa đồng hồ cơ thể và “đồng hồ treo tường”, nhưng nói rằng trong các đối tượng khỏe mạnh mà họ đã xét nghiệm thì tỷ lệ lệch không đáng kể.

Cơ quan chỉ đạo các dự án nghiên cứu quốc phòng tiên tiến Mỹ (DARPA) đang có mục tiêu nhắm vào việc ngừng đồng hồ sinh học để trị thương cho binh sĩ. Ảnh: RT

Dự báo rủi ro bệnh tật

Trong khi Đại học Tây Bắc đang áp dụng cho một bằng sáng chế cho xét nghiệm huyết mới TimeSignature, thì công nghệ thuật toán cho xét nghiệm mới này lại đang sẵn sàng cho các nhà nghiên cứu khác. PGS Rosemary Braun lạc quan cho rằng xét nghiệm huyết mới đã được sử dụng bên ngoài phòng thí nghiệm và nó chứng minh rằng là rất “mạnh mẽ” và không bị ném ra ngoài bởi các sự kiện ngẫu nhiên, chẳng hạn như đi máy bay xuyên qua nhiều múi giờ khác nhau.

Thực tế này có thể khiến cho xét nghiệm huyết cho đồng hồ sinh học mà vào một ngày nào đó có thể trở thành một phần tiêu chuẩn của một xét nghiệm huyết học thường niên. Ông Ravi Allada tin rằng sự kết nối giữa sự gián đoạn đồng hồ sinh học có liên quan đến nhiều chứng bệnh /điều kiện sức khỏe khác nhau, và xét nghiệm huyết mới có thể dùng để dự báo ai đó có nguy cơ đang mắc phải những căn bệnh cụ thể.

Xét nghiệm huyết mới TimeSignature có thể hữu dụng để đặc trị những chứng bệnh như Alzheimer, khi mà những triệu chứng thời kỳ đầu của bệnh này rất khó nhận ra cho đến khi bệnh đã tiến triển rõ nét và cũng là lúc bệnh trở nặng. GS sinh học thần kinh Ravi Allada kết luận: “Tiến bộ chính của phương pháp xét nghiệm huyết mới là có thể đo lường chính xác sinh học mà chúng ta biết là nó rất quan trọng khi đề cập đến bệnh. Nói dễ hơn thì, bệnh nhân có thể vào phòng bác sĩ, tự trích máu và họ sẽ biết kết quả ngay sau đó”.