Công nghệ phát hiện ung thư tuyến tiền liệt bằng smartphone

Với những khả năng tự nhiên mà chó có được, các nhà khoa học đang mong muốn nỗ lực để tái tạo, phát triển một cỗ máy phát hiện ung thư hiệu quả hơn. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng cảm biến kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI). Mục đích để tái tạo lại cách một chú chó phát hiện bệnh ung thư tuyến tiền liệt. Họ mang trong mình mục tiêu đầy tham vọng là tìm ra được thành phần phù hợp cần thiết. Từ đó xây dựng nên phương pháp phát hiện ung thư bằng mùi hương bằng smartphone.

Phân tích khả năng đánh hơi bệnh ung thư của chó 

Nội dung nghiên cứu về khả năng phát hiện ung thư của chó

Trong nghiên cứu này, nhóm các nhà khoa học đã huấn luyện hai con chó. Đó là chó Florin, 4 tuổi, thuộc giống chó tha mồi Labrador. Con thứ hai là chó Midas, 7 tuổi, thuộc giống chó săn Vizsla. các nhà nghiên cứu sẽ dùng 2 con chó này để phát hiện ung thư tuyến tiền liệt từ các mẫu nước tiểu của bệnh nhân.

Kết quả là Florin và Midas đã phát hiện bệnh ung thư nhanh chóng và chính xác từ các mẫu nước tiểu này. Chúng còn “đánh hơi” được mẫu nước tiểu của bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt Gleason 9. Đây là giai đoạn ung thư nguy hiểm nhất. Chúng có thể phân biệt cả mẫu nước tiểu của những bệnh nhân mắc ung thư tuyến tiền liệt với các bệnh khác.

Kết quả nghiên cứu

Kết quả cho thấy giả thiết chó có thể đánh hơi ung thư tuyến tiền liệt trong nước tiểu không chính xác tuyệt đối. Đây là những dữ liệu này quan trọng cho các nhà khoa học. Là cơ sở tạo ra một mạng lưới thần kinh nhân tạo. Từ đó phát hiện các hóa chất đặc trưng của bệnh nhân ung thư mà những con chó có thể ngửi thấy.

Một số nghiên cứu khác cho ra kết quả ngược lại. Tuy nhiên, giới phê bình cho rằng chúng chưa đủ tính nghiêm ngặt. Với một thử nghiệm lâm sàng với 2 mẫu nước tiểu ngẫu nhiên. Giới khoa học chỉ ra chó có thể nhận biết thời điểm bệnh nhân mắc ung thư chính xác tới 70%. Đây cũng là bước đầu quan trọng để chứng minh giác quan của chó đáng được nhân rộng.

Nghiên cứu như một phần trong nỗ lực tìm hiểu chính xác phản ứng của khứu giác của chó đối với tế bào ung thư tuyến tiền liệt. Các nhà khoa học đã sử dụng kỹ thuật sắc ký khí-phối chó. Từ đó tìm ra các phân tử riêng lẻ có trong hơi nước của mẫu thử. Đồng thời sử dụng cấu hình vi sinh vật để phân tách thành phần di truyền trong nước tiểu.

Cuối cùng là đào tạo một mạng lưới thần kinh học hỏi từ những phát hiện của chó. Kết hợp các kết quả đọc sắc ký-phối chó. Kết quả cuối cùng giúp họ xác định được chính xác cách loài chó phát hiện ung thư thông qua nước tiểu. Qua đó tìm ra phương pháp có thể tiến hành. Sau đó trở thành một phần trong cách chẩn đoán ung thư được tích hợp trên smartphone.

Nghiên cứu và phát triển trên smartphone công nghệ phát hiện ung thư

Những cơ sở khoa học từng đạt được 

Từ lâu, các nhà khoa học đã tìm cách chế tạo robot tích hợp cảm biến mùi. Các nhà khoa học đã lấy cảm hứng từ những chú chó đánh hơi bom mìn. Cơ quan Nghiên cứu Dự án Tiên tiến Quốc phòng (DARPA) đã giành ít nhất 2 thập kỷ để kêu gọi nhiều chuyên gia và công ty tư nhânm. Mục đích để phát triển một thiết bị dò bom thông qua mùi hương. Chương trình đã cho ra một vài đổi mới. Nhưng đa phần đều không đáng tin cậy để đưa vào sử dụng thực tế.

Mershin đã tham gia vào dự án “Mũi thật” của DARPA vào năm 2017. Trong 15 tháng chạy nước rút, ông và các cộng sự đã phát triển một thiết bị có thể hút. Đồng thời phát hiện từng mùi hương trong một môi trường được kiểm soát. Mũi robot kém hiệu quả hơn trong môi trường không được kiểm soát

Họ đã làm điều này thông qua việc đào tạo một con robot. Robot này giống như những chú chó huấn luyện có khả năng phát hiện mùi hương. Bằng cách cho nó hút và phân tích những mùi vị khác nhau. Robot thậm chí còn hoạt động tốt hơn mũi của chó khi phát hiện ra các mùi liên quan đến bom có ​​nồng độ siêu thấp.

Nhưng Mershin và nhóm của mình vẫn không hiểu cách mà loài chó có thể phát hiện ra mùi của bom. Ông cho rằng lý do khiến mũi chó khó phân tích như vậy là vì nó không có dấu ấn sinh học rõ ràng nào liên quan đến mùi hương.

Phát triển công nghệ phát hiện ung thư

Tiến sĩ Jonathan Simons, Chủ tịch Tổ chức Ung thư Tuyến tiền liệt. Ông đồng thời cũng làm việc trong nghiên cứu. Ông cho biết chó được xem như một nhân tố hỗ trợ điều trị ung thư. Nó không chọn ra những mùi hương hay dấu ấn sinh học đơn lẻ. Ông sử dụng”tổng hợp tất cả thành một hợp âm”. Đó là lý do các nhà nghiên cứu cần tìm ra cách tiếp cận liên ngành. Từ đó gỡ rối mối liên hệ giữa chó và bệnh ung thư; xác định yếu tố tạo nên “hợp âm” đó.

Cần 2 năm để một nhóm các nhà nghiên cứu hành vi động vật học. Bao gồm bác sĩ khoa tiết niệu, chuyên gia vi sinh vật, trí tuệ nhân tạo và sắc ký khí-khối phổ. Thực hiện phương pháp liên kết đa ngành và thu thập nhiều dữ liệu khác nhau các mẫu nước tiêu. Nhóm nghiên cứu đã có thể cho ra một thuật toán khái quát hóa về việc ung thư có mùi vị ra sao. Những phát hiện ban đầu vô cùng quan trọng. Đây là cơ sở giúp giới khoa học tiến gần hơn đến việc phát minh một công cụ chẩn đoán mạnh mẽ.

Việc xét nghiệm máu để tìm kháng nguyên đặc hiệu cho tuyến tiền liệt, việc giả lập mũi chó ít tốn kém và tiết kiệm nhiều thời gian. Simons cho biết trong tương lai cách chẩn đoán mới có thể áp dụng rộng rãi lên nhiều dạng ung thư khác nhau. Một nghiên cứu từ năm 2018 ước tính rằng tổ chức chăm sóc y tế Mediacare đã chi 1,2 tỷ USD để tầm soát ung thư tuyến tiền liệt cho nam giới trên 70 tuổi trong 3 năm.

Triển vọng của công nghệ

Quy mô của nghiên cứu kế tiếp sẽ phải lớn hơn nhiều lần, Simons nói. Nếu chỉ có 50 mẫu nước tiểu được thử trong nghiên cứu này, các nhà khoa học sẽ phải cần đến 800 mẫu trong lần thử nghiệm kế tiếp để chứng minh tính hiệu quả. Ông cùng các đồng nghiệp khác có kế hoạch tạo ra một cơ sở dữ liệu mã nguồn mở cho công trình này. Mục đích để giới khoa học toàn thế giới có thể truy cập và chung tay xây dựng nó.

“Hãy tưởng tượng một ngày nào đó, điện thoại thông minh có thể gửi cho bạn cảnh báo nguy cơ mắc ung thư tuyến tiền liệt với độ chính xác cao. Sớm hơn nhiều năm trước khi các bác sĩ phát hiện sự gia tăng mức PSA”, Tiến sĩ Andreas Mershin tại MIT, đồng tác giả nghiên cứu nói.

Trong khi đó, Mershin hy vọng các nhà sản xuất smartphone sẽ bắt đầu thử nghiệm công nghệ chẩn đoán ung thư qua mùi vị trên điện thoại của họ. “Smartphone đã có đôi mắt là máy ảnh, một đôi tai là micro. Thứ nó cần thiếu là một chiếc mũi để hoàn thiện như khuôn mặt người!. Sẽ rất hữu ích nếu các hãng tích hợp thêm công nghệ mà chúng tôi vừa tìm thấy”.

Nguồn: khoahoc.tv