Theo dõi nồng độ thuốc trong cơ thể bệnh nhân là quan trọng cho việc điều trị có hiệu quả, đặc biệt trong trường hợp của bệnh ung thư, bệnh tim, động kinh và ức chế miễn dịch sau khi cấy ghép nội tạng.
Các nhà khoa học tại trường Đại học bách khoa Lausanne (EPFL), Thụy Sỹ, đã tạo ra các protein cảm biến phát quang, có thể xác định một cách nhanh chóng và đơn giản nồng độ thuốc trong máu của một bệnh nhân bằng cách đổi màu ánh sáng. Phương pháp này đơn giản đến mức bệnh nhân có thể tự áp dụng.
Việc điều trị có hiệu quả bằng thuốc dựa vào cách cân bằng giữa hiệu quả và độc tính của thuốc, mà cốt lõi là nồng độ thuốc cung cấp cho bênh nhân. Vì mỗi bệnh nhân có đặc điểm riêng nên đòi hỏi phải theo dõi liên tục để điều chỉnh liều lượng thuốc cho phù hợp và ngăn chặn các tác dụng phụ, hoặc thậm chí ngộ độc.
Các phương pháp hiện nay chủ yếu dựa vào kỹ thuật để theo dõi thuốc nên phải có cán bộ chuyên môn và thiết bị đắt tiền, và phải được thực hiện trong phòng thí nghiệm chẩn đoán cách xa nơi chăm sóc bệnh nhân.
Vì vậy rất cần phát triển các phương pháp theo dõi nhanh và chi phí thấp, có thể thực hiện liệu pháp điều trị bằng thuốc ngay cạnh giường của bệnh nhân hoặc tại nhà, đặc biệt ở những nơi có hạ tầng y tế nghèo nàn.
Nhóm nghiên cứu của EPFL đã tạo ra một phân tử cảm biến sinh học mới, có thể đo nhanh chóng và chính xác nồng độ thuốc trong cơ thể của bệnh nhân mà chỉ cần một máy ảnh kỹ thuật số thông thường.
Phân tử cảm biển hoạt động bằng cách liên kết thuốc lưu thông trong máu của bệnh nhân và thay đổi màu sắc. Bản thân phân tử được cấu tạo từ bốn thành phần. Một thành phần là protein thụ thể, có thể liên kết các phân tử của thuốc hướng đích. Thành phần thứ hai là một phân tử nhỏ tương tự như thuốc hướng đích, có thể liên kết thụ thể thuốc. Thành phần thứ ba là một enzym phát quang gọi là luciferase và thứ tư là một phân tử huỳnh quang, có thể đổi màu ánh sáng của luciferase khi phân tử này đến gần nó.
Khi không có thuốc ở xung quanh, thụ thể và phân tử giống thuốc liên kết với nhau. Điều này đưa thành phần huỳnh quang đến gần enzym luciferase và hệ thống phát ra ánh sáng đỏ. Khi có thuốc trong máu bệnh nhân, các phân tử thuốc liên kết với thụ thể và "đẩy" phân tử giống thuốc ra khỏi thụ thể.
Toàn bộ hệ thống phân tử cảm biến mở ra, tách thành phần huỳnh quang ra khỏi luciferase. Kết quả là ánh sáng phát ra, chuyển dần từ màu đỏ sang màu xanh tương ứng với nồng độ của thuốc.
Bác sĩ hoặc bệnh nhân có thể ghi lại tín hiệu rất dễ dàng bằng cách đặt mẫu vật như giọt máu lên một mẩu giấy, rồi để nó trong hộp tối và chụp hình bằng máy ảnh thông thường. Sau đó, bức ảnh có thể được phân tích bằng phần mềm đo màu sắc để cung cấp số đo trung bình.
Bằng cách so sánh số đo này với biểu đồ nồng độ thuốc tiêu chuẩn, có thể dễ dàng tính nồng độ thuốc trong một mẫu máu của bệnh nhân. Phân tử cảm biến có thể được sử dụng với hầu hết mọi loại thuốc.
Phân tử cảm biến sinh học mới đã được thử nghiệm thành công với 6 loại thuốc thương mại có sẵn, gồm 3 loại thuốc ức chế miễn dịch, 1 loại thuốc chống động kinh, 1 loại thuốc chống loạn nhịp tim và 1 loại thuốc chống ung thư.
Các nhà khoa học dự báo sẽ sớm có máy cầm tay đơn giản và rẻ tiền để bệnh nhân có thể dùng lấy máu và đọc ngay kết quả nồng độ thuốc trong cơ thể của họ, giống như dụng cụ mà bệnh nhân tiểu đường sử dụng để tự đo đường huyết.
Bảo Anh (theo Cục Thông tin KH&CN Quốc gia)
