Chíp sinh học

CHÍP SINH HỌC
Hoàng Thị Nhung
Lớp Sinh Học K49
Sự Ra Đời
Cách đây hơn 50 năm, vào năm 1953, 2 nhà Vật lý học James Watson và Francis Crick (giải Nobel Vật lý năm 1962) đã khám phá ra rằng: Tất cả các phân tử gen di truyền AND đều được cấu tạo từ hai nhánh song song và xoắn quanh chính nó, giống như chiếc thang xoắn, mỗi nhánh gắn với nhánh kia một cách đối xứng. Lúc bấy giờ, các con chíp điện tử đang được sử dụng cho các đài thu thanh bán dẫn. Thật tuyệt vời là chính khi ấy, nhà sinh vật học Stephen Fodor, người Mỹ đã có một sự liên tưởng thú vị giữa phát hiện về AND và các con chíp điện tử.
Ông đã đưa ra ý tưởng kết hợp 2 công nghệ này với nhau để biến các phản ứng sinh học của AND thành các tín hiệu điện tử. Vì mỗi đoạn ADN được cấu thành từ các chuỗi mật mã đối xứng kép, nên chỉ cần đặt một chuỗi trong số các chuỗi mật mã lên một con chip, khi đó con chip sẽ nhận ra chuỗi đối xứng với chuỗi đặt trên nó và sẽ phát ra một thông điệp dạng tín hiệu huỳnh quang.
 
Máy tính sẽ thu lại tín hiệu này. Phân tích các tín hiệu, chúng ta có thể có được những thông tin hữu ích liên quan trực tiếp đến cơ thể con người. Từ ý tưởng của Stephen Fodor, một sản phẩm kỳ diệu đã ra đời, đó là những con chíp sinh học (hay còn gọi là biochip, ADN chip, gen chip). Đây được đánh giá là một trong những thành tựu hàng đầu của ngành công nghệ sinh học phân tử.
Đặc Điểm
Thông thường biochip là một miếng nhỏ hình vuông, được làm bằng thủy tinh hay nhựa, silicon, trên đó có gắn các đoạn axit deoxyribonucleic - ADN thành các mạng siêu nhỏ, chứa từ hàng triệu đến hàng chục triệu yếu tố cảm biến (hoặc cảm ứng sinh học). Toàn bộ thiết bị này được bao trong vỏ thủy tinh với kích thước chỉ bằng đầu ngón tay. Để đạt được những mục đích khác nhau, biochip không chỉ có loại ADN, mà còn cả những protein, thậm chí cả tế bào sống cũng được sử dụng làm chất môi giới cảm biến. Mới đây nhất, còn ra đời loại biochip làm bằng protein.

Các sợi protein mỏng được gắn trên bề mặt con chip bằng một công nghệ tiên tiến. Chip protein dù có kích thước siêu nhỏ song có thể cho phép chứa được hàng nghìn mẫu protein trên bề mặt, nó có thể được cấy vào cơ thể một cách dễ dàng và cũng rất dễ dàng để thích nghi với cơ thể, từ đó thực hiện nhiệm vụ tập hợp các thông tin quan trọng liên quan đến các protein trong cơ thể. Với các đặc tính nổi trội đó, biochip nói chung và chip protein nói riêng đang hứa hẹn sẽ mang lại những đột phá mới trong y học.
Ý nghĩa đối với y học hiện đại
Các phương pháp chụp chiếu và phòng xét nghiệm sẽ... hết thời
 Nhờ những con chip sinh học siêu nhỏ, các bác sĩ sẽ có được những chẩn đoán chính xác trong thời gian nhanh kỷ lục các căn bệnh nguy hiểm và các chứng viêm nhiễm bên trong cơ thể mà những phương pháp chụp, chiếu thông thường không thể cho kết quả ngay được. Bác sĩ sẽ sử dụng những con chíp có chứa các đoạn gen của các loại căn bệnh nguy hiểm như một thiết bị thử. Khi nhỏ một giọt mẫu máu của bệnh nhân lên con chip, các đoạn gen bệnh tiếp xúc với gen tương ứng trong mẫu máu.
Nếu có sự trùng hợp thì con chip sẽ phát ra thông điệp huỳnh quang và truyền đến máy tính. Đó là lúc căn bệnh được phát hiện đúng. Theo các chuyên gia về chip sinh học, một con chip dùng để phát hiện bệnh có thể thay thế vài phòng thí nghiệm chuyên xét nghiệm máu. Nó giúp xác định tất cả những căn bệnh đang có của bệnh nhân chỉ trong một giọt máu
Ngoài ra, cũng thuộc lĩnh vực này, hiện đã ra đời loại biochip được dùng để phát hiện các loại vi khuẩn gây bệnh trong cơ thể người. Thông thường, muốn tìm vi khuẩn gây bệnh, người ta lấy nước tiểu, phân hay máu của bệnh nhân và gửi đến các phòng xét nghiệm. Với biochip, chỉ một giọt máu của người bệnh, bác sĩ chỉ mất vài giờ đồng hồ là có thể xác định được tới 55 loại vi khuẩn gây bệnh, từ đó đề ra những phương pháp điều trị thích hợp mà không cần phải làm các xét nghiệm phức tạp, mất nhiều thời gian.
Thay thế hồ sơ bệnh án giấy: Các chuyên gia của Khoa Sinh học Phân tử thuộc Đại học Duke (Bắc Carolina, Hoa Kỳ) cho biết, trong vòng 5 năm nữa, khi các hồ sơ gen của mỗi cá nhân được lập phổ biến thì chỉ với một con chip sinh học khi cho tiếp xúc với mẫu máu của một bệnh nhân cũng đủ để bác sĩ đọc được toàn bộ hồ sơ gen của bệnh nhân đó ngay lập tức. Con chíp này không chỉ giúp các bác sĩ truy cập hồ sơ gen cá nhân của mỗi bệnh nhân mà cả các hồ sơ bệnh án điện tử đang được lưu giữ trên hệ thống y tế. Từ đó xác định nguyên nhân dẫn tới bệnh tật và có thể quyết định nhanh chóng phương pháp điều trị.
Thuốc điều trị sẽ được kê đơn đúng người, đúng bệnh hơn: Khi sử dụng công nghệ biochip phân tích ADN của bệnh nhân, phần mềm máy tính sẽ quét bộ gen tìm sự đa hình hay dị biệt trong các thông tin di truyền của bệnh nhân đó. Dựa vào những thông tin tìm được, các bác sĩ sẽ so sánh với các nghiên cứu y dược mới nhất để kê đơn thuốc cho bệnh nhân dựa trên những đặc tính gen của người đó.
Thay thế nhân viên y tế kiểm tra sức khỏe từ xa và giám sát y tế cộng đồng: Với những biochip siêu nhỏ được cấy sẵn dưới da, người ta có thể dễ dàng theo dõi các hoạt động sinh hóa, quá trình tác động của protein trong cơ thể người. Tại Nhật Bản, thay vì cấy dưới da, các nhà khoa học đã cài biochip vào điện thoại di động. Những chiếc điện thoại di động supper 3G mang nhãn hiệu DoCoMo do được trang bị thêm một biochip siêu nhỏ nên có thể truyền tải thông tin về các điều kiện sinh hóa, môi trường, khí hậu, thời tiết, đồng thời phân tích và chiết xuất các phân tử đơn từ mồ hôi, hơi thở của người dùng.
 Đây là tiền đề giúp nền y học hiện đại tiến tới phát triển cái gọi là “giải pháp y tế cá nhân” (personalized medicine) trong tương lai. Tức là, thay vì áp dụng một phác đồ điều trị cho tất cả những ai mắc cùng một căn bệnh, các bác sĩ sẽ dựa vào đặc tính bộ mã gen di truyền của từng người để đưa ra các liệu pháp chữa trị cụ thể cho mỗi cá nhân, từ đó giúp nâng cao kết quả điều trị.
Sau khi phân tích, các dữ liệu có thể cảnh báo người sử dụng một loạt các bệnh tật, hoặc đơn giản là sự căng thẳng, lo âu, hứng thú... Dữ liệu cũng sẽ được chuyển đến chuyên gia y tế qua mạng di động để kiểm soát sức khỏe từ xa hoặc dùng cho y tế dự phòng. Điều đó sẽ rất có ích cho nhiều người, đặc biệt là những người ở xa bệnh viện, xa thầy thuốc và sự vất vả, mệt nhọc của các bác sĩ sẽ được giảm đi nhiều.
Trước những ứng dụng to lớn của kỹ thuật biochip, nhiều chuyên gia tin rằng chỉ trong vòng 5 - 10 năm tới, kỹ thuật này sẽ có mặt và chiếm lĩnh trong hầu hết các lĩnh vực y khoa đồng thời có thể sẽ tạo nên một kỷ nguyên mới cho ngành y học cũng như dược học hiện đại.