Các nhà khoa học thuộc Đại học California, Los Angeles (UCLA) vừa phát triển thành công một phương pháp xét nghiệm máu mang tên MethylScan có khả năng đồng thời phát hiện nhiều loại ung thư, một số bệnh lý về gan và các dấu hiệu bất thường ở cơ quan nội tạng.

Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp này được kỳ vọng có thể mở đường cho một xét nghiệm sàng lọc bệnh sớm với chi phí thấp hơn, đồng thời cung cấp bức tranh toàn diện hơn về tình trạng sức khỏe.

Đọc dấu hiệu bệnh từ DNA trong máu

Theo kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences, xét nghiệm MethylScan phân tích DNA tự do không tế bào (cfDNA) vốn là những đoạn vật chất di truyền được giải phóng vào máu khi tế bào trong cơ thể chết đi.

“Mỗi ngày, có khoảng 50 đến 70 tỷ tế bào trong cơ thể chúng ta chết đi. Chúng không đơn thuần biến mất mà DNA của chúng đi vào máu, tạo ra nguồn thông tin phân tử phản ánh tình trạng của nhiều cơ quan”, Tiến sĩ Jasmine Zhou, tác giả chính của nghiên cứu, đồng thời là nhà nghiên cứu tại Trung tâm Ung thư Toàn diện Jonsson thuộc UCLA Health, cho biết.

Công nghệ dùng máu để tìm kiếm ung thư không phải là một khái niệm mới. Nhưng thay vì chủ yếu tìm kiếm các đột biến gen do khối u tạo ra như một số phương pháp sinh thiết lỏng hiện nay, MethylScan tập trung vào methyl hóa DNA, tức là những biến đổi hóa học giúp điều chỉnh hoạt động của gene.

Tiến sĩ Zhou cho biết, các mô khác nhau có những kiểu methyl hóa đặc trưng. Khi tế bào bị tổn thương hoặc chuyển thành tế bào ung thư, những kiểu này có thể thay đổi, tạo ra dấu hiệu giúp nhận diện bệnh.

Tuy nhiên, phần lớn cfDNA trong máu không bắt nguồn từ khối u hay cơ quan bị bệnh mà đến từ các tế bào máu bình thường. Theo nhóm nghiên cứu, khoảng 80-90% cfDNA thuộc nhóm này, khiến tín hiệu của ung thư giai đoạn sớm dễ bị che lấp.

Để khắc phục vấn đề này, nhóm nghiên cứu UCLA đã sử dụng các enzyme chuyên biệt để loại bỏ có chọn lọc phần DNA ít methyl hóa, vốn chủ yếu có nguồn gốc từ tế bào máu. Sau đó, một hệ thống lai hóa trên toàn bộ hệ gene được dùng để làm giàu các đoạn DNA methyl hóa từ những cơ quan đặc, gồm cả các cơ quan có thể đang bị ảnh hưởng bởi bệnh lý.

Nhờ giảm đáng kể lượng DNA nền, xét nghiệm MethylScan có thể duy trì độ nhạy với lượng dữ liệu giải trình tự thấp hơn. Các nhà nghiên cứu ước tính, một mẫu cần khoảng 5 Gb dữ liệu để đạt độ sâu tương đương 300 lần. Nếu chi phí giải trình tự dưới 4 USD/Gb, phần dữ liệu này có giá chưa đến 20 USD.

Phát hiện ung thư với độ đặc hiệu 98%

Nhóm nghiên cứu thử nghiệm MethylScan trên mẫu máu của 1.061 người, gồm bệnh nhân ung thư gan, phổi, buồng trứng và dạ dày; người mắc nhiều bệnh lý về gan như viêm gan B, viêm gan C, bệnh gan do rượu và bệnh gan liên quan đến chuyển hóa; người có nhân xơ phổi lành tính và những người khỏe mạnh.

Các thuật toán học máy được sử dụng để phân tích những mẫu methyl hóa phức tạp trong máu.

Kết quả cho thấy ở mức độ đặc hiệu 98% (đồng nghĩa xét nghiệm tạo rất ít kết quả dương tính giả), MethylScan phát hiện khoảng 63% tổng số ca ung thư ở tất cả các giai đoạn. Với những bệnh ung thư giai đoạn đầu, tỷ lệ phát hiện đạt khoảng 55%.

Ở những người có nguy cơ cao mắc ung thư gan, chẳng hạn bệnh nhân xơ gan hoặc nhiễm virus viêm gan B, xét nghiệm phát hiện gần 80% trường hợp ung thư gan với độ đặc hiệu trên 90%.

Không chỉ phát hiện dấu hiệu ung thư, MethylScan còn có thể truy tìm mô hoặc cơ quan phát ra tín hiệu bất thường. Đây là đặc điểm quan trọng bởi một kết quả xét nghiệm dương tính cần được tiếp nối bằng chẩn đoán hình ảnh hoặc các xét nghiệm chuyên sâu nhằm xác định chính xác vị trí tổn thương.

Tiến sĩ Wenyuan Li, giáo sư giải phẫu bệnh và y học phòng thí nghiệm tại UCLA, cho rằng khả năng xác định nguồn gốc tín hiệu có thể giúp bác sĩ định hướng các bước chẩn đoán tiếp theo.

MethylScan cũng cho thấy khả năng phân biệt các dạng bệnh gan khác nhau. Trong nghiên cứu, phương pháp có thể phân biệt viêm gan do virus với bệnh gan liên quan đến chuyển hóa, đạt độ chính xác khoảng 85%.

Kết quả này cho thấy xét nghiệm DNA trong máu có thể trở thành công cụ hỗ trợ theo dõi bệnh gan và trong tương lai giúp giảm nhu cầu sinh thiết gan xâm lấn ở một số trường hợp.

Theo tiến sĩ Zhou, việc phát hiện ung thư sớm đóng vai trò then chốt. “Tỷ lệ sống thường cao hơn đáng kể khi ung thư được phát hiện trước khi di căn”, bà nói.

Hiện xét nghiệm MethylScan vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu và cần được đánh giá trong các thử nghiệm lâm sàng tiến cứu với quy mô lớn hơn trước khi có thể ứng dụng rộng rãi trong sàng lọc ung thư.

Nhóm nghiên cứu kỳ vọng việc lập hồ sơ methyl hóa từ máu có thể tiến tới một xét nghiệm duy nhất, chi phí hợp lý, giúp phát hiện sớm nhiều bệnh lý và cung cấp thêm thông tin về tình trạng của các cơ quan trong cơ thể.