10 công nghệ tiêu biểu năm 2017

Email In PDF

Top 10 công nghệ mới của năm 2017 làm nổi bật những bước đột phá trong khoa học sự sống về cả quy mô cũng như cấp độ. Nếu các thiết bị phân lập protein đơn bào, phân tích biểu hiện gen, protein Cas9 cải tiến… tạo nên một bước tiến lớn trong lĩnh vực sinh học, thì những thiết bị kiểm tra máu cầm tay, quang phổ khối TSQ Altis… lại khẳng định tầm quan trọng của công nghệ đối với lĩnh vực y tế. Dưới đây là thông tin chi tiết về 10 công nghệ tiêu biểu của năm 2017 do Tạp chí The Scientist (Hoa Kỳ) vừa công bố.

 

Công nghệ đơn bào IsoPlexis

Top10 1

            Công nghệ tế bào đơn IsoPlexis cho phép các nhà nghiên cứu mô tả các tế bào dựa trên các protein mà chúng tiết ra (có tới 42 cytokine, chemokine và các phân tử khác nhau). Khởi đầu vào tháng 2/2017 bởi Branford, IsoPlexis dựa trên Connecticut, với các chip IsoCode có hàng ngàn khoang nhỏ (microchamber) chứa các tế bào duy nhất. Mỗi microchamber được tách ra thành 15 ngăn chứa 3 kháng thể khác nhau của các protein cụ thể được gắn kết chất chỉ thị huỳnh quang ba màu, cho phép các nhà nghiên cứu phân biệt được các protein một cách dễ dàng.

            Giám đốc điều hành IsoPlexis - Sean Mackay cho biết, IsoPlexis có khả năng mô tả hàng ngàn tế bào T hoặc tế bào miễn dịch một lúc, với 30 đến 45 protein trong mỗi tế bào. Đây là một bước tiến thực sự trong lĩnh vực nghiên cứu về tế bào. Các công nghệ hiện tại chỉ có thể đo nhiều tế bào cùng lúc, làm giảm sự chuẩn xác, hoặc chỉ tập trung vào một số protein của mỗi tế bào riêng lẻ.

Thiết bị xét nghiệm máu cầm tay i-STAT Alinity

top10 2

Phiên bản mới nhất của thiết bị xét nghiệm máu cầm tay i-STAT Alinity của Abbott giúp thực hiện các xét nghiệm đơn giản, chính xác hơn. Kích thước chỉ bằng một chiếc điện thoại di động của năm 1980, nhưng Alinity có thể giúp thực hiện vô số thử nghiệm trên một mẫu máu (chỉ vài giọt), kể cả đo mức glucose cũng như hematocrit và đưa ra kết quả chỉ sau vài phút.

Narendra Soman, Giám đốc R&D của Công ty Diagnostics Point Diagnostics thuộc Abbott cho biết, thiết bị này hoàn toàn tự động, nhân viên y tế vận hành đơn giản, giảm tối thiểu công việc của phòng Lab. Máy đo được nhiều thông số (khí máu: pH, PCO2, PO2, TCO2, HCO3, BEecf, sO2. Lactate; điện giải: Na, Ka, Cl, Ca; huyết học: Hematocrit, hemoglobin; sinh hóa: Creatinine, Urª, Glucose, Anion Gap; đông máu: PT/INR, ACT (Celite), ACT (Kaolin); các yếu tố bệnh tim mạch: cTnl (Troponin I)... Một trong những cải tiến đáng kể của i-STAT là màn hình cảm ứng màu lớn, có tín hiệu âm thanh và hình ảnh cảnh báo nếu các chỉ số trong máu bệnh nhân nằm ngoài thang cho phép. Hệ thống được thiết kế cực kỳ tối ưu, giúp người dùng dễ dàng thu được kết quả cùng những cảnh báo chuẩn xác.

Bộ thí nghiệm QGel

top10 31

Các nhà khoa học có thể sử dụng khuôn ngoại bào (ECM) để phát triển thành các bộ phận cơ thể động vật trong phòng thí nghiệm. Colin Sanctuary, người đồng sáng lập của Qgel (Switzerland, Thuỵ Sỹ) cho biết, họ đã tạo ra các ECM tổng hợp hoàn toàn giống ECM của con người. Qgel được điều chỉnh về thành phần cấu tạo và hoạt tính sinh học quan trọng của ECM cho mỗi loại tế bào, hoàn toàn phù hợp với môi trường bên trong cơ thể người. Đặc biệt, nó tương thích với các robot xử lý chất lỏng, không gây tắc nghẽn máy móc như các sản phẩm có nguồn gốc từ động vật.

Nhà nghiên cứu ung thư Silvia Goldoni của Novartis cho biết, đã sử dụng QGel để phát triển các dòng tế bào ung thư giúp kiểm tra dược phẩm và đánh giá tác động của tế bào ung thư đến các tế bào khỏe mạnh. Điều này có tiềm năng tạo ra đột phá về khoa học cũng như kinh tế nhờ phát triển các loại thuốc và thiết bị y tế, bằng cách cung cấp các mô người trong ống nghiệm 3D chính xác như các cơ quan và khối u.

Hệ thống Blaze

top10 4

Hệ thống Blaze của Intabio giúp phát hiện và xác định đồng vị protein, nhằm tiết kiệm chi phí thí nghiệm cho các công ty dược phẩm. Hệ thống này được triển khai để kiểm soát chất lượng trong sản xuất thuốc sinh học.

Thông thường, các nhà phân tích phải mất nhiều thời gian để tìm kiếm phản ứng bất thường của một mẫu sinh học thông qua việc tập trung theo dõi các mao mạch, sau đó xác định ioform bằng quang phổ khối. Blaze giúp tăng tốc quá trình này nhờ tích hợp các phát hiện và nhận dạng lượng tử vào một hệ thống microfluidic, đưa ra các thông số kỹ thuật của protein ngay sau khi phát hiện vấn đề bất thường.

Mặc dù giá của thiết bị chưa được công bố, nhưng ước tính trong khoảng từ 70.000 đến 200.000 USD, sẽ giúp chi phí thử nghiệm cho 100 mẫu giảm xuống chỉ còn từ 5 đến 10 USD. Điều này làm tăng đáng kể hiệu suất nghiên cứu, giúp giảm ngân sách đầu tư cho nghiên cứu và phát triển dược phẩm.

Hệ thống phân tích sinh học SR-X

top10 5

Năm vừa qua, Công ty Quanterix đã cho ra mắt hệ thống phân tích sinh học SR-X nhỏ gọn có độ nhạy rất cao. Công nghệ cốt lõi Simoa của hệ thống SR-X sử dụng số lượng hạt từ tương đương số protein mục tiêu, mỗi hạt chỉ thu nhận một protein duy nhất. Những hạt mang protein này được làm sạch và kết hợp với một máy dò kháng thể, rồi đưa vào một mảng 200.000 microchambers, mỗi mảng chỉ chứa một hạt. Điểm đặc biệt là khả năng đếm từng hạt với độ nhạy cao cho phép phát hiện nồng độ protein dù rất thấp, giúp các nhà nghiên cứu có thể tìm được 6 loại protein mục tiêu khác nhau trong một cuộc khảo sát mà không ảnh hưởng đến độ nhạy của thiết bị. SR-X có khả năng phát hiện ra các protein sinh học và protein nucleic acid trực tiếp từ máu và mô mà không cần phải lấy mẫu hay thực hiện các bước khuếch đại".

 Hệ thống phát hiện protein HiBiT

top10 6

Hệ thống phát hiện protein mới của Promega vượt trội so với mức protein trong tế bào. Ý tưởng cơ bản của hệ thống HiBiT là cung cấp một phương pháp phát quang đơn giản và nhạy sáng, để định lượng một protein được quan tâm, dù là trong tế bào hay trên bề mặt tế bào.

High-BiT (HiBiT) tương tác với các amino-acid và giải phóng ánh sáng có thể phát hiện được. Nhà sinh học Julien Sebag của Đại học Iowa đã sử dụng hệ thống để nghiên cứu protein bán thụ cảm G (GPCR); ông cho biết hệ thống có độ nhạy rất cao cho phép phát hiện các protein ở các mức độ thấp mà trước đây không làm được.

 Hệ thống thư viện Cr-CR-CRISPR-Cas9

top10 7

Hệ thống thư viện Cr-CR-CRISPR-Cas9 của Dharmacon được đưa ra thị trường vào tháng 6/2017 cung cấp cho người dùng một thư viện các hướng dẫn crRNA tổng hợp với định dạng "một cổng", cho phép kiểm tra tinh vi hơn, có thể đo 1, 10, 20 biến thể trên một kiểu hình ảnh cho một bộ dữ liệu phức tạp và phong phú hơn.

Dharmacon cung cấp 4 hướng dẫn khác nhau cho mỗi gen, có nhiều điểm dữ liệu trên mỗi gen giúp nâng cao sức mạnh thống kê. Các thư viện trong catalogue có sẵn ở định dạng 96 hoặc 384 well, có kích cỡ từ 50 đến 18.500 gen với giá từ 2 đến 15 USD/cổng, hoặc từ 8 đến 60 đô la cho mỗi gen.

Đại học California, Tổ chức Judd Hultquist ở San Francisco đã sử dụng hệ thống trong một dự án điều tra về sự tương tác giữa virus HIV và các tế bào T của người. Tính dễ sử dụng, hiệu quả cao, khả năng tiếp cận và thích ứng rộng về chức năng làm cho nền tảng này thực sự trở thành một cuộc cách mạng, mở ra nhiều cơ hội cho các nhà khoa học.

Hệ thống Chromium

top10 8

Với hệ thống Chromium, Genomics 10x đã tạo ra các phân tích transcriptome cũng như toàn bộ bộ gen chính xác hơn bao giờ hết. Sử dụng các chất phản ứng và phần cứng của hệ thống đơn bào, các nhà nghiên cứu phân chia mẫu của họ thành các tế bào đơn (hoặc các phân tử ADN dài), cùng với các chất thử và các hạt gel có mã vạch riêng lẻ. Các mã vạch đặc trưng cho mỗi giọt, sau khi được phần mềm Chromium crunches tổng hợp thành dữ liệu, người dùng có thể theo dõi biểu hiện gen trong từng tế bào.

Vào tháng 10/2017, Công ty Genomics 10x đã triển khai giải pháp Chromium Single Cell V (D) J, phân tích thụ thể miễn dịch thích nghi và các kháng thể của tế bào T và B, đồng thời đo nhiều biểu hiện gen khác nhau từ cùng một mẫu đơn bào. Để chạy thử nghiệm, người mua cần bộ điều khiển cộng với thuốc thử, chip và phần mềm bổ sung. Chromium đã cho phép khách hàng tìm ra các loại tế bào mới cũng như trạng thái tế bào, để theo dõi sự thay đổi biểu hiện gen theo thời gian, ví dụ như theo dõi phôi đang phát triển.

Điểm đặc biệt tạo nên công nghệ độc đáo này là khả năng phân biệt xem một allele (những dạng biến dị khác nhau của một gen có 1 vị trí xác định trên nhiễm sắc thể) nào đó xuất phát từ nhiễm sắc thể mẹ hay cha, giúp các nhà khoa học nhìn thấy những thứ chưa bao giờ có thể nhìn thấy trước đây.

Thiết bị quang phổ khối TSQ Altis

top10 9

Quang phổ khối tiếp tục có những bước tiến lớn về độ nhạy, độ chọn lọc và tốc độ xử lý. TSQ Altis Triple Stage Mass Spectrometer của Công ty Thermo Fisher Scientific đã xác định được hầu hết các loại chất phân tích, thậm chí trong các mẫu phức tạp như plasma và mô. Hệ thống này có thể được sử dụng rộng rãi trong phân tích độc hại và các ứng dụng nghiên cứu lâm sàng.

Altis cho phép các nhà nghiên cứu nhắm đến các phân tử cụ thể và tạo ra sự nhất quán trong việc truyền ion. Một ưu điểm khác của hệ thống là khu vực tế bào hoạt động, nơi các mẫu ion hoá va đập với một chất khí trung hòa, giúp việc theo dõi quá trình phản ứng một cách chọn lọc, làm tăng hiệu suất phân tích.

Phiên bản beta của Altis được thử nghiệm vào tháng 5/2017, gây ấn tượng với khả năng cô lập mẫu, chỉ hiển thị các peptide quan tâm. Loại bỏ các phần không cần thiết của các mẫu có chứa hàng trăm nghìn peptide giúp tránh được những sai sót trong phân tích, bởi tín hiệu từ các chất không mong muốn có thể làm cản trở việc phát hiện mục tiêu - một bước quan trọng đặc biệt để phân tích protein.

Công cụ chỉnh sửa gen Cas9 v2

top10 10

Hiệu quả cắt, chỉnh sửa của Cas9 khiến việc biên soạn bộ gen của CRISPR-Cas9 bộc lộ nhiều hạn chế. Protein Invitrogen TrueCut Cas9 Protein v2 của hãng Thermo Fisher Scientific đã được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa hiệu quả tách, và giúp đẩy nhanh quá trình biên soạn gen.

Jon Chesnut, Giám đốc R&D sinh học tổng hợp của Thermo Fisher Scientific cho biết, việc phân lập các dòng vô tính chiếm phần lớn thời gian và nhân lực trong kỹ thuật tế bào. Protein Invitrogen TrueCut Cas9 Protein v2 có thể đạt được hiệu quả chỉnh sửa không chỉ trong các dòng tế bào tiêu chuẩn mà còn cả với tế bào gốc và tế bào nguyên sinh. Ví dụ như khi làm việc với các tế bào T đã giúp loại bỏ được 95% (hoặc lớn hơn) thụ thể PD-1.

Olivier Humbert, nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu ung thư Fred Hutchinson, sử dụng hệ thống TrueCut để chỉnh sửa tế bào gốc máu, với mục đích phát triển các liệu pháp chữa các bệnh đường huyết như thalassemia beta cho biết, bộ công cụ này cho phép hiệu chỉnh các tế bào gốc một cách hiệu quả, một việc rất khó khăn trước đây, giúp có thể biến đổi trên 70% gen của các tế bào gốc máu.

Mạnh Quân (nguồn: http://www.the-scientist.com)

 

 

Hình ảnh hoạt động

Liên kết website