Sử dụng màu sắc làm tác nhân hình ảnh chẩn đoán bệnh
Khi TS.Cristina Zavaleta đăng ký tham gia một lớp học minh họa với các họa sĩ hoạt họa Pixar, bà không nghĩ rằng mình cũng đang bắt tay vào một lĩnh vực nghiên cứu khoa học mới mẻ. Lúc đó, công việc của TS.Zavaleta là nghiên cứu về y sinh học sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm hình ảnh phân tử ở Đại học Stanford. Nghiên cứu của bà liên quan đến việc đánh giá các chất tương phản như thuốc nhuộm và dùng chúng để phát hiện các khối u trong cơ thể động vật. Trong suốt lớp học nghệ thuật của mình, TS.Zavaleta đã bị ấn tượng bởi cường độ của các loại màu sắc sống động. TS.Zavaleta đã tìm cách để đưa màu sắc vào trong nghiên cứu của mình.
TS.Zavaleta cùng các đồng nghiệp tạo ra một dạng thư viện chi tiết đầu tiên về các đặc tính hình ảnh quang học của các chất màu và thuốc nhuộm thường xuyên được sử dụng trong mọi hoạt động từ xăm mình cho đến màu thực phẩm. Các nhà nghiên cứu hy vọng công trình nghiên cứu của mình sẽ mở ra cánh cửa về cách sử dụng các màu sắc hàng ngày làm tác nhân hình ảnh trong những xét nghiệm y khoa, và có thể chúng sẽ hiệu quả hơn cho việc chẩn đoán ban đầu một vài căn bệnh ung thư.
Hiện tại chỉ có 3 loại thuốc nhuộm có các đặc tính huỳnh quang được dùng làm các tác nhân cản quang hình ảnh gồm xanh methylene, xanh indocyanine và fluorescein, được Cơ quan quản lý Thuốc và Thực phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê chuẩn dùng cho con người.
Các nhà nghiên cứu đang đánh giá những đặc tính quang học của các loại thực phẩm, thuốc, chất nhuộm màu thẩm mỹ và mực xăm được FDA phê chuẩn.
Trong y học chẩn đoán và một số thủ tục phẫu thuật, các tác nhân cản quang hình ảnh là những vật liệu dùng để cải thiện hình ảnh bên trong cơ thể người do chụp Xquang, chụp cắt lớp vi tính (CT), hình ảnh cộng hưởng từ (MRI) và siêu âm. Những vật liệu dạng này có thể được uống hoặc tiêm vào người và tạm thời tạo ra các vùng màu sắc của cơ thể như: Tế bào cụ thể, nội tạng, mạch máu và mô giúp cho các bác sĩ lâm sàng có thể nhìn thấy những sự khác biệt và bất thường của dấu hiệu bệnh. Tuy vậy, TS.Zavaleta vẫn tìm kiếm ứng dụng trong chẩn đoán bệnh của các loại thuốc và chất nhuộm thẩm mỹ, trong đó có mực xăm...
Đặc tính chẩn bệnh của huỳnh quang và Raman
TS.Zavaleta đã đo 2 yếu tố quang học của các loại mực, các đặc tính huỳnh quang và các đặc tính Raman. Huỳnh quang liên quan đến khả năng hấp thụ và phát xạ ánh sáng của thuốc nhuộm hoặc chất màu, trong khi đó Raman lại chỉ ra cách thức làm thế nào ánh sáng lại tán xạ được. Cả huỳnh quang và Raman cùng được sử dụng thông dụng trong các kỹ thuật hình ảnh của lĩnh vực ung thư. Các tác nhân huỳnh quang cao cung cấp độ nhạy trong hình ảnh, chỉ cần một lượng rất nhỏ cũng đủ phát sáng các khu vực trên cơ thể. Những điều này có thể giúp cho biết liệu các tế bào hoặc mô đang biểu thị nhiều gene hoặc biểu thị một mức độ cao hơn đối với một dạng ung thư cụ thể chẳng hạn như HER2 với ung thư vú, hoặc EGFR với ung thư phổi.
Nhà nghiên cứu y sinh học Cristina Zavaleta. Ảnh: USC News
Dữ liệu từ nghiên cứu của Zavaleta và các đồng nghiệp của bà đã cho thấy loại thuốc nhuộm xanh 8 được FDA phê chuẩn dùng trong các loại thuốc và mỹ phẩm có khả năng nhắm mục tiêu khối u hiệu quả ở chuột mắc u cổ tử cung và u đại tràng, và chất màu cam 16 được tìm thấy trong mực xăm cũng cho ra những kết quả tương tự. Từ đây đã hứa hẹn các đặc tính huỳnh quang sẽ giúp ích đáng kể trong việc nhắm mục tiêu khối u tiềm năng.
Ông Christian Kurtis, một nhà nghiên cứu y sinh tại Viện y tế quốc gia, khẳng định rằng tính đặc hiệu của các dạng thuốc nhuộm có thể là chìa khóa cho một cách thức điều trị tốt hơn. Vấn đề đáng tiếc với các khối u ác tính là chúng bao gồm nhiều chỉ dấu phân tử có thể không có trên tất cả các loại tế bào. Sự gia tăng hoạt động trao đổi chất trong bệnh ác tính là dấu hiệu thường thấy nhất để khai thác hình ảnh. Nói cách khác, vì các tế bào ung thư có khuynh hướng lây lan nhanh nên các nhà nghiên cứu và nghiên cứu thuốc nhuộm của TS.Zavaleta ở thời điểm này đang là mô hình ở chuột, nhưng nó hứa hẹn có thể là tiềm năng cho việc phát triển các cách thức chẩn đoán sớm ung thư ở người.