Nghiên cứu về tác động của công nghệ cắt hủy nhiệt bằng laser lên vi môi trường khối u nguyên bào thần kinh ở trẻ em

Nghiên cứu về tác động của công nghệ cắt hủy nhiệt bằng laser lên vi môi trường khối u nguyên bào thần kinh ở trẻ em

Nhóm: UHS - Neuroblastoma

Lĩnh vực Y sinh, hóa sinh

Lượt bình chọn:

Bình chọn

Giới thiệu giải pháp:

U nguyên bào thần kinh là một trong những loại ung thư phổ biến và nguy hiểm nhất ở trẻ nhỏ. Việc phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả không chỉ là vấn đề y khoa mà còn mang tính cộng đồng sâu sắc. Khi một kỹ thuật điều trị mới ra đời, nó không chỉ tác động đến từng bệnh nhân mà còn định hình cách cả hệ thống y tế, gia đình và xã hội hỗ trợ trẻ em đối mặt với căn bệnh này.
Về kinh tế, trong các nghiên cứu về chi phí điều trị của bệnh nhân trẻ em mắc u nguyên bào thần kinh ở Trung Quốc, chi phí điều trị u nguyên bào thần kinh ở trẻ em rất cao, đặc biệt với nhóm nguy cơ cao, trung bình 650,0 nghìn nhân dân tệ (khoảng 2,4 tỷ VNĐ). Ngoài chi phí y tế, các khoản đi lại, ăn uống, chỗ ở có thể lên tới 100,0 (80,0 - 157,5) nghìn nhân dân tệ, khiến 52,26% gia đình khó chi trả, 37,42% hoàn toàn không kham nổi. Bên cạnh đó, các chi phí gián tiếp cũng đáng kể, với người chăm sóc mất trung bình 100,0 nghìn nhân dân tệ thu nhập, cao nhất ở nhóm nguy cơ cao. Có thể thấy rằng, chi phí điều trị ung thư nhi khoa cao gây áp lực tài chính lớn lên các gia đình, đặc biệt ở vùng thu nhập thấp. Việc tối ưu hóa kỹ thuật này và ứng dụng có thể gia tăng hiệu quả điều trị và phần nào giúp giảm chi phí y tế (bao gồm thời gian nằm viện, thuốc bổ trợ, điều trị biến chứng). Đồng thời, giảm số ngày cha mẹ phải nghỉ việc chăm con, giúp tránh thất thoát thu nhập, qua đó giảm gánh nặng kinh tế lên cả hộ gia đình và hệ thống y tế.
Về y tế, việc nghiên cứu tính ứng dụng và tối ưu hóa giải pháp cắt hủy nhiệt giúp đa dạng hóa các phác đồ điều trị của các bệnh nhân nhi, hướng đến cá nhân hóa phác đồ điều trị, tối ưu hóa hóa trị và miễn dịch trị liệu, giảm tác dụng phụ và các biến chứng dài hạn. Từ nghiên cứu của chúng tôi, laser sợi với những ưu điểm về hiệu suất cao, chất lượng chùm tia cao và tính linh hoạt về hình dạng chùm tia và công suất đầu ra. Những đặc điểm này làm cho laser sợi quang trở thành một kỹ thuật đầy hứa hẹn để phá hủy khối u bằng nhiệt, mang lại độ chính xác, hiệu quả và tính linh hoạt cao hơn so với các hệ thống laser truyền thống.
Cuối cùng, những nỗ lực nghiên cứu và phát triển kỹ thuật điều trị u nguyên bào thần kinh của chúng tôi hướng đến thúc đẩy phát triển các chương trình đào tạo chuyên sâu giúp đội ngũ y tế nắm vững cơ chế hoạt động của phương pháp mới nhằm áp dụng hiệu quả vào điều trị lâm sàng và nâng cao nhận thức của cộng đồng về u nguyên bào thần kinh. Nhờ vào phối hợp chặt chẽ giữa đào tạo nhân lực, nâng cao nhận thức cộng đồng và chính sách hỗ trợ hợp lý, kỹ thuật điều trị u nguyên bào thần kinh mới có thể phát huy tối đa hiệu quả và mang lại cơ hội sống tốt hơn cho trẻ em mắc bệnh.

Xuất xứ giải pháp:

Do Trường Đại học Khoa học Sức khỏe, ĐHQG-HCM phối hợp cùng Bệnh viện Nhi Đồng Thành phố Hồ Chí Minh cũng nhau thực hiện

Tính sáng tạo và đổi mới:

Dựa trên các chỉ đạo của Bộ Chính trị tại Nghị quyết số 36-NQ/TW (30/1/2023) và Nghị quyết số 57-NQ/TW (22/12/2024) về tầm quan trọng của phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học, đột phá khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số, công nghệ cắt hủy nhiệt lên u nguyên bào thần kinh thể hiện rõ tính đổi mới và sáng tạo trong lĩnh vực y học. Nghị quyết nhấn mạnh việc đẩy mạnh nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học để tạo ra các sản phẩm và giải pháp y tế đột phá, giải quyết các thách thức y tế lớn. Nghiên cứu về tác động của cắt hủy nhiệt bằng laser, như được trình bày trong các báo cáo tổng kết, thể hiện sự ứng dụng công nghệ laser tiên tiến (một nhánh của công nghệ sinh học và vật lý trị liệu) vào điều trị ung thư ở trẻ em - một lĩnh vực còn nhiều thách thức.
Đây là nghiên cứu đầu tiên tại Việt Nam và trên thế giới tìm hiểu sâu về mối tương quan giữa cắt hủy nhiệt bằng laser và sự biến tính của collagen, sự thay đổi trong hệ miễn dịch vi môi trường khối u và các yếu tố ảnh hưởng đến tăng trưởng, di căn khối u. Đây không chỉ là một công cụ phẫu thuật xâm lấn tối thiểu tiềm năng mà còn có thể có tác động sâu sắc đến vi môi trường khối u - một yếu tố ngày càng được công nhận trong sự tiến triển của ung thư. Đây là một hướng tiếp cận mới, phù hợp với tinh thần đổi mới sáng tạo mà Nghị quyết khuyến khích. Hơn thế nữa, việc tối ưu hóa công nghệ laser sợi quang để tạo ra hệ thống cắt hủy chính xác với khả năng đo đạc chất lượng tia và công suất cho thấy sự chú trọng vào việc nâng cao chất lượng và hiệu quả của các sản phẩm công nghệ y tế thông qua các phương pháp nghiên cứu khoa học tiên tiến. Đồng thời nghiên cứu cũng đề xuất cơ chế tác động của collagen biến tính thông qua các con đường tín hiệu LOX/LOXL2 - FAK. Đây có thể là một giải pháp tiếp cận mới và cách thức tối ưu hóa và đánh giá toàn diện tác động của giải pháp đó lên hệ sinh học của khối u nguyên bào thần kinh. Tính mới thể hiện ở khả năng ứng dụng công nghệ hiện đại vào điều trị ung thư, giúp nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro cho bệnh nhân. Những bước tiến này không chỉ góp phần vào sự phát triển của khoa học y học mà còn tạo nền tảng cho các nghiên cứu sâu hơn trong tương lai.

Tính ứng dụng:

Hiện nay u nguyên bào thần kinh (NB) là ung thư mô đặc gây tử vong ở trẻ em. NB chiếm khoảng 15% các trường hợp tử vong liên quan đến khối u ở trẻ em. Điều trị NB hiện nay bao gồm phẫu thuật cắt bỏ, hoá trị, xạ trị, ghép tế bào gốc tự thân và liệu pháp miễn dịch. Tuy nhiên các giải pháp điều trị này chưa thực sự phù hợp và hiệu quả với các khối u nhỏ hơn 5 cm. Do đó, dẫn đến việc chẩn đoán, điều trị, theo dõi, và cải thiện tiên lượng lâu dài của một số bệnh nhân ung thư vẫn còn khó khăn, cụ thể là 60% bệnh nhân điều trị thành công ở các nước phát triển và 30% ở các nước đang phát triển như Việt Nam. Theo nghiên cứu của chúng tôi giải pháp cắt huỷ nhiệt bằng laser sợi quang giúp cắt bỏ khối u, ít xâm lấn, giảm tổn thương và có hiệu quả in vitro trong việc giảm di căn và giảm tăng trưởng khối u. Với ưu điểm ít xâm lấn, giảm đau đớn, thời gian phục hồi nhanh và giảm tác dụng phụ, phương pháp này có thể thay thế hoặc bổ trợ cho phẫu thuật truyền thống, đặc biệt trong điều trị u nguyên bào thần kinh
Về y học điều trị ung thư, nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào điều trị NB ở trẻ em trong việc cắt bỏ khối u, tác động của sự biến tính Collagen trong các tế bào NB bằng laser sợi quang để ngăn chặn sự phát triển và di căn của khối u. Nghiên cứu có thể không phù hợp với các loại mô hoặc mô hình ung thư khác nhưng giải pháp cắt huỷ nhiệt bằng laser sợi quang có thể có triển vọng mở rộng nghiên cứu điều trị nhiều loại mô khác nhau như da, gân,... Sử dụng trong các phẫu thuật ít xâm lấn để cắt bỏ các khối u chính xác, ít gây tổn thương. Ngoài ra, nhờ tính linh hoạt và khả năng điều chỉnh thông số năng lượng, công nghệ này có thể dễ dàng tích hợp với liệu pháp miễn dịch, xạ trị, hóa trị, tạo nên một phương pháp điều trị toàn diện hơn cho bệnh nhân ung thư.
Về nghiên cứu sinh học, đây là giải pháp tiềm năng trong việc tạp nên các thay đổi có lợi trong vi môi trường khối u NB, góp phần vào việc cải thiện tiên lượng và điều trị bệnh. Mở rộng nghiên cứu kế tiếp trong tương lai để có thể hiểu rõ hơn về sự tương tác phức tạp của Collagen với cấu trúc nền ngoại bào, các nguyên bào sợi liên quan đến ung thư, tế bào miễn dịch xâm nhập hoặc các cytokine gây viêm để thiết lập các liệu pháp tối ưu cho NB và khối u rắn khác.

Tính hiệu quả:

Giải pháp cắt hủy nhiệt bằng laser sợi quang đóng vai trò quan trọng trong điều trị NB, giúp nâng cao chất lượng điều trị, tối ưu hóa quy trình làm việc, giảm chi phí và cải thiện năng suất. Công nghệ này cho phép tối ưu hóa chùm tia laser, điều chỉnh chính xác thời gian xung, đồng thời hạn chế ảnh hưởng đến các mô lành xung quanh, giúp nâng cao hiệu quả điều trị và giảm thiểu biến chứng.
So với giải pháp điều trị truyền thống như phẫu thuật cắt bỏ, hóa trị và xạ trị, cắt hủy nhiệt bằng laser có ưu thế vượt trội nhờ độ chính xác cao, khả năng xâm lấn tối thiểu và khả năng kiểm soát tốt hơn các biến tính của collagen trong vi môi trường khối u. Collagen biến tính đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của ung thư, ảnh hưởng đến quá trình xâm lấn, tăng sinh và di căn của tế bào u nguyên bào thần kinh. Bằng cách điều chỉnh các giải pháp cắt hủy nhiệt nóng và lạnh, có thể tác động trực tiếp đến tín hiệu phân tử, con đường tổng hợp từ đó thay đổi cơ chế di căn của khối u.
Từ góc độ hiệu quả làm việc, giải pháp này giúp tối ưu hóa kỹ thuật cắt hủy, giảm áp lực cho đội ngũ y tế, đồng thời có thể tích hợp với các công nghệ hình ảnh y học hiện đại (MRI, CT scan) để định vị khối u và theo dõi quá trình điều trị theo thời gian thực. Điều này giúp bác sĩ thực hiện thủ thuật chính xác hơn, rút ngắn thời gian phẫu thuật và giảm rủi ro cho bệnh nhân.
Về mặt kinh tế, cắt hủy nhiệt bằng laser có thể giúp giảm thời gian nằm viện, hạn chế chi phí sử dụng thuốc giảm đau và giảm thiểu nhu cầu chăm sóc hậu phẫu. Việc tối ưu hóa công suất laser và thời gian xung cũng giúp tiết kiệm tài nguyên y tế, đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị y tế.
Giải pháp này không chỉ tác động lên khối u mà còn kích hoạt hệ miễn dịch, từ đó mở ra hướng tiếp cận mới trong điều trị kết hợp miễn dịch. Cụ thể, sự thay đổi của collagen và các yếu tố trong TME có thể ảnh hưởng đến tế bào NK (Natural Killer) và tế bào T, tạo điều kiện cho hệ miễn dịch nhận diện và tấn công tế bào ung thư hiệu quả hơn.

Tiềm năng phát triển:

Phương pháp cắt hủy nhiệt bằng laser sợi quang có thể là một công nghệ tiên tiến với tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực y tế, đặc biệt trong điều trị ung thư và phẫu thuật xâm lấn tối thiểu. Với ưu điểm ít xâm lấn, giảm đau, rút ngắn thời gian hồi phục và kích hoạt hệ miễn dịch, phương pháp này có thể trở thành một giải pháp đột phá thay thế phẫu thuật truyền thống, không chỉ cho u nguyên bào thần kinh mà còn nhiều loại ung thư, loại mô khác nhau.
Nghiên cứu phương pháp cắt huỷ nhiệt bằng laser sợi quang của chúng tôi được thử nghiệm in vitro cho thấy kết quả quả tốt, các phát hiện mới này có thể không phù hợp với thử nghiệm in vivo. Do đó để phát triển nghiên cứu, cần sử dụng các mẫu mô NB trên động vật, xác nhận những phát hiện này phù hợp để phù hợp với lâm sàng. Với tiềm năng thương mại hóa cao, sản phẩm có thể được triển khai tại các bệnh viện, phòng khám tư nhân, và kết hợp với liệu pháp miễn dịch, xạ trị, hóa trị để nâng cao hiệu quả điều trị. Đội ngũ nghiên cứu có thể hợp tác với các công ty y tế lớn, thử nghiệm lâm sàng, và gọi vốn đầu tư để mở rộng sản xuất thiết bị laser y tế. Đồng thời, việc tích hợp công nghệ AI và robot phẫu thuật sẽ giúp tăng độ chính xác, đưa phương pháp này trở thành xu hướng tất yếu của y học tương lai.
Bên cạnh giá trị y học, phương pháp này còn mang lại giá trị kinh tế lớn cho xã hội, giúp giảm chi phí điều trị, tăng khả năng tiếp cận công nghệ tiên tiến cho bệnh nhân ở nhiều quốc gia, đặc biệt tại các nước đang phát triển. Việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ này không chỉ giúp nâng cao năng lực y tế, mà còn đưa Việt Nam vào danh sách các quốc gia tiên phong trong lĩnh vực công nghệ y học hiện đại, góp phần tăng trưởng kinh tế và thu hút đầu tư toàn cầu.

Tiêu chí về cộng đồng:

Cơ sở hạ tầng:

- Thiết bị chung: Kính hiển vi soi ngược (Nikon TE-2000), đĩa petri, giếng ultra-low cụm, tủ ấm, tủ lạnh, máy ly tâm, điện di
1. Chuẩn bị mẫu mô u nguyên bào thần kinh
- Mẫu mô có sẵn: SK-N-DZ và SK-N-AS nuôi cấy trong
+ Môi trường DMEM hoàn chỉnh (Gibco) bổ sung 10% huyết thanh nhau thai bò (Gibco), 1% kháng sinh-kháng nấm (Gibco) ở 5% CO2 trong tủ ấm 37°C.
+ Hỗn hợp môi trường của DMEM-F12 tỷ lệ 1:1 (Wako, Hoa Kỳ), chứa 1% kháng sinh-kháng nấm (Gibco), 2 % B27 bổ sung (Invitrogen, Hoa Kỳ), 1% N-2 bổ sung (Wako), 25 ng/mL yếu tố tăng trưởng biểu bì (Wako) và 25 ng/mL yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi (Wako).
- Mẫu mô thực: được lấy từ mẫu mô u nguyên bào thần kinh ở bệnh nhân thực tế
2. Kỹ thuật cắt hủy nhiệt bằng laser sợi quang
- Laser diode ghép sợi (Fitel FOL1425RUZ-317, bước sóng 1480 nm)
- Nguồn laser (Opto Power OPC-PS03-A, 500 kHz)
- Vật kính và đầu dò điện cực (Nikon, Nhật Bản)
3. Kỹ thuật cắt hủy nhiệt lạnh: đĩa kim loại làm lạnh Cryopen (Cryopen CT-2000) với đầu dò 3mm
4. Kỹ thuật nhuộm huỳnh quang
- Cố định tế bào: 4% paraformaldehyde (PFA; Sigma), 0,5% Triton X-100 với phosphate-buffered saline (PBS; Gibco)
- Ức chế bám với các protein không đặc hiệu bằng dung dịch BSA 3% (Gibco)
- Kháng thể: Collagen I (Abcam), peptide lai hóa collagen có gắn huỳnh quang 5-FAM, FabCHP (3Helix, Hoa Kỳ), Alexa Fluor 488-conjugated (Thermo Fisher, Hoa Kỳ) hoặc Alexa Fluor 546-conjugated (Thermo Fisher)
- Theo dõi tăng sinh tế bào: kháng thể Ki67 (Thermo Fisher)
- Theo dõi quá trình chết tế bào theo cơ chế apoptosis: kháng thể cleavage-caspase 3 (Cell Signaling).
- Nhân tế bào được nhuộm với DAPI
- Chụp hình và phân tích: Olympus FluoViewTM FV1000 (Biotek, Hoa Kỳ), phần mềm Pannoramic MIDI scanner (3DHISTECH Ltd).
5. Phân tích thụ thể bề mặt
- Dung dịch ly giải (RIPA buffer) bao gồm 10 mM Tris ‐ HCl; pH 7,4, 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 1% [w/v] natri deoxycholat, 0,1% [w/v] SDS , và 1% [v/v] NP-40 và thành phần ức chế protease (Sigma)
- Đồng kết tủa miễn dịch: dung dịch đệm A (10 mM HEPES, pH 7,9, 10 mM KCl, 0,1 mM EDTA, 1 mM DTT [dithiothreitol], 0,5% NP-40 và chất ức chế protease), kháng thể kháng LOX, hoặc kháng LOXL2 (Abcam) và kháng COL1 (Abcam), protein A hoặc G-Sepharose (Amersham), dung dịch đệm Laemmli.
- Điện di: hệ thống gel SDS-PAGE, màng nitrocellulose (Immobilon, Sigma), màng ức chế các protein không đặc hiệu bằng non-fat dried milk powder 5%, màng có chứa protein được ủ với kháng thể mục tiêu là: COL1, COL4, FabCHP, CXCR4, FAK, pFAK, CDC42, Vimentin, N-Cadherin, E- Cadherin, β ‐ actin, chất ức chế FAK - PF562271 (Medkoo Bioscience)màng PVDF, dung dịch phát quang hóa học (ECL)
- Phân tích tín hiệu phát quang: myECL (Thermo Fisher Scientific), phần mềm ImageJ.