Hành trình 'thần tốc' tạo ra bộ kit test nhanh virus corona 'made in Vietnam'

Mới đây, nhóm nghiên cứu của TS. Lê Quang Hòa, Viện Công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm (Đại học Bách khoa Hà Nội) và Công ty TNHH Khoa học và Công nghệ quốc tế Innogenex đã thông báo kết quả nghiên cứu chế tạo thành công bộ kit thử nhanh chủng virus corona mới (2019-nCoV) dựa trên kỹ thuật RT-LAMP.

Theo ghi nhận đến lúc này, Việt Nam cũng chính là quốc gia đầu tiên chế tạo thành công kit RT-LAMP phát hiện nhanh 2019-nCoV, giúp rút ngắn thời gian xét nghiệm và đơn giản hóa được quy trình phân tích để có thể ứng dụng ngay tại các bệnh viện tuyến huyện. Để làm rõ hơn thông tin về quá trình tạo ra bộ sản phẩm nói trên, phóng viên đã có cuộc trao đổi với TS. Lê Quang Hòa, Trưởng nhóm nghiên cứu bộ kit thử nhanh chủng virus corona mới dựa trên kỹ thuật RT-LAMP.

TS Lê Quang Hoà cùng đồng nghiệp làm việc tại phòng thí nghiệm tại Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm (ĐH Bách khoa Hà Nội). Ảnh: HUST

Được biết, kộ kit test nhanh virus corona đã được chế tạo trong vòng chưa đầy một tháng kể từ khi khởi phát ý tưởng. Tiến sĩ có thể cho biết động lực nào giúp ông cùng các đồng nghiệp có thể cho ra một sản phẩm test virus nhanh đến vậy?

TS. Lê Quang Hòa: Ngay kể từ khi có tin tức về việc Trung Quốc gửi báo cáo lên WHO về một số trường hợp viêm phổi không xác định nguyên nhân, chúng tôi đã theo dõi sát sao những diễn biến liên quan. Tới ngày 13/1/2020 Trung Quốc công bố đã xác định được tác nhân và công bố trình tự hệ gen của chủng corona virus mới gây bệnh viêm đường hô hấp cấp thì chúng tôi cũng nhanh chóng tiến hành so sánh các trình tự và tiến hành thiết kế mồi.

Thiết kế mồi là khâu quan trọng nhất trong kỹ thuật RT-LAMP này bởi đảm bảo độ đặc hiệu, độ nhạy, cũng như tốc độ phản ứng. Ngay trước Tết, chúng tôi đã thiết kế xong mồi, rồi tiến hành tổng hợp gen nhân tạo, trình tự gen đích mà mình muốn khuếch đại. Sau chưa đầy một tháng thì chúng tôi chế tạo thành công kit thử nhanh chủng virus corona mới (2019-nCoV) dựa trên kỹ thuật RT-LAMP.

Ngay từ khi các nhà khoa học trên thế giới xác định được tác nhân gây ra bệnh viêm phổi cấp ở Vũ Hán (Trung Quốc) là do virus corona chủng mới, tôi cùng các đồng nghiệp của mình đã nuôi ý tưởng tạo ra một bộ kit test nhanh virus corona trong thời gian nhanh nhất có thể. Bởi nếu bộ kit này được chế tạo và ứng dụng thành công sớm, nó có thể góp phần làm giảm quy mô cũng như tốc độ lây lan của virus corona từ người sang người. Bởi trên thực tế, một người mắc virus corona có thể lây cho nhiều người và nếu không nhanh chóng xác định các trường hợp đã nhiễm bệnh để cách ly, số người tiếp xúc với người bệnh có thể sẽ lớn hơn rất nhiều, khiến cho công tác khoanh vùng, ngăn chặn dịch ngày càng khó khăn.

Ngoài việc giúp rút ngắn thời gian xét nghiệm từ khoảng 3-4 tiếng (theo phương pháp tiêu chuẩn) xuống còn 70 phút, bộ kit test nhanh virus corona do nhóm của Tiến sĩ phát triển còn có ưu điểm gì đặc biệt?

TS. Lê Quang Hòa: Trước đây, để xét nghiệm các trường hợp nhiễm và nghi nhiễm 2019-nCoV, Việt Nam áp dụng phương pháp xét nghiệm giải trình tự gene mất 3-5 ngày. Sau đó, với mẫu thử của WHO kết hợp với phương pháp xét nghiệm sinh học phân tử, thời gian xét nghiệm virus corona ở Việt Nam rút xuống dưới 9 giờ. Còn trên thế giới, phương pháp tiêu chuẩn real-time RT-PCR được WHO khuyến cáo thì mất khoảng 3 tiếng để thu nhận kết quả.

Nguyên lý của kỹ thuật RT-LAMP mà nhóm áp dụng là kỹ thuật khuếch đại đẳng nhiệt axit nucleic, trong đó giai đoạn phiên mã ngược và giai đoạn khuếch đại đều được thực hiện tại một nhiệt độ duy nhất với khả năng khuếch đại DNA lên đến trên một tỷ lần. Đặc biệt, phản ứng dương tính được phát hiện trực tiếp bằng mắt thường dựa trên việc đổi màu dung dịch, giúp rút ngắn và đơn giản hóa quy trình phân tích. Tổng thời gian phân tích chỉ mất 70 phút, trong đó bao gồm hai giai đoạn: Tách chiết RNA của virus (30 phút), chuẩn bị và tiến hành phản ứng RT-LAMP (40 phút).

Ngoài việc rút ngắn thời gian xét nghiệm từ 3-4 giờ xuống còn 70 phút, một ưu điểm nổi bật khác của sinh phẩm RT-LAMP so với quy trình real-time RT-PCR tiêu chuẩn là tính đơn giản, không yêu cầu trang thiết bị phức tạp. Điều này giúp sinh phẩm RT-LAMP có thể được sử dụng ngay từ bệnh viện tuyến huyện và các bệnh viện dã chiến khi dịch bùng nổ, giúp khoanh vùng dịch, hạn chế sự lây lan.

Bên cạnh đó, có một ưu điểm nữa là phản ứng RT-LAMP này là chỉ phát hiện chủng virus corona mới và không cho kết quả dương tính giả với các chủng virus corona khác như SARS CoV, MERS-CoV, HKU4, HKU1, OC43 và 229E.

Tiến sĩ có thể giải thích rõ hơn về quá trình phát hiện nhanh chủng virus corona mới bằng kỹ thuật RT-LAMP trong 70 phút hay không?

TS. Lê Quang Hòa: Quy trình sẽ gồm hai bước chính. Đầu tiên là tách chiết RNA: trong giai đoạn này, hạt vi rút có trong mẫu sẽ bị ly giải dưới tác dụng của dung dịch đệm tách chiết để giải phóng RNA của vi rút, tiếp đó dung dịch này sẽ được đưa qua cột silica để RNA bám lên cột. Sau quá trình rửa, RNA sẽ được hòa tan trong nước để được sử dụng trong giai đoạn tiếp theo. Toàn bộ giai đoạn tách chiết RNA diễn ra trong vòng 30 phút.

Bước thứ hai là khuếch đại vùng gen đích của vi rút bằng kỹ thuật RT-LAMP: đầu tiên RNA sẽ được phiên mã ngược thành DNA để thực hiện phản ứng khuếch đại LAMP dưới tác dụng của enzym Bst DNA polymerase và 6 mồi hướng đến 8 vùng trình tự đặc hiệu của chủng nCoV. Sau khi ủ ở 63ºC trong 30 phút, vùng trình tự gen đích này sẽ được khuếch đại đến hàng tỷ lần, kết quả là làm thay đổi màu dung dịch của phản ứng. Các mẫu dương tính có màu đổi từ hồng sang vàng trong khi đó mẫu âm tính vẫn giữ màu hồng. Quá trình chuẩn bị và thực hiện phản ứng LAMP diễn ra trong vòng 40 phút.

Bộ sinh phẩm BK-LAMP- nCoV hoàn thiện chờ thử nghiệm với mẫu bệnh phẩm thực. Ảnh: HUST

Nhóm nghiên cứu của ông đã có kế hoạch ra sao để đưa bộ kit này vào ứng dụng rộng rãi trong thực tế? Sản phẩm có cần hoàn thiện hay phát triển thêm chức năng nào hay không?

TS. Lê Quang Hòa: Bộ sinh phẩm của chúng tôi được xây dựng trên những mẫu RNA được tổng hợp nhân tạo. Do vậy để đảm bảo độ chính xác về mặt khoa học thì chắc chắn bộ sinh phẩm sẽ phải được thử nghiệm trên các mẫu RNA được tách chiết từ mẫu bệnh phẩm thực, cũng như thực hiện quá trình tách chiết từ mẫu bệnh phẩm thực để có khả năng so sánh với phương pháp tiêu chuẩn hiện nay là phương pháp real-time RT-PCR. Từ đó có khả năng so sánh kết quả 2 phương pháp thì chúng ta sẽ kết luận được là liệu bộ sinh phẩm có đạt được độ chính xác cần thiết để sử dụng trong thực tiễn hay không.

Để ứng dụng rộng, nhóm chúng tôi mong muốn có tối thiểu 12 mẫu RNA của chủng virus corona để nội kiểm và cần thử nghiệm liên phòng trước khi đăng ký sản phẩm và sản xuất hàng loạt. Khi có mẫu, sau 3 ngày nhóm sẽ có kết quả.

Một bộ kit test nhanh virus corona do nhóm chế tạo có giá thành là bao nhiêu? Tiến sĩ đánh giá ra sao về tiềm năng thương mại hóa của sản phẩm này?

TS. Lê Quang Hòa: Giá thành sản xuất mỗi test là 350.000 đồng, còn giá sản xuất bộ test RT-PCR là một triệu đồng. So với các kỹ thuật sinh học phân tử khác, RT-LAMP có thiết bị đơn giản, khả năng ứng dụng tại hiện trường, độ nhạy và độ đặc hiệu cao (tương đương với real-time RT-PCR).

Muốn được thương mại hóa, chấp nhận trên thị trường thì bắt buộc phải so sánh kết quả của bộ sinh phẩm mà nhóm chúng tôi phát triển với bộ sinh phẩm được tiến hành bằng phương pháp tiêu chuẩn RT-PCR để xem độ tương hợp giữa 2 phương pháp ra sao. Để có thể ứng dụng vào thực tế, bộ sinh phẩm, bộ kit cũng cần phải kiểm định bởi các cơ quan chuyên trách của Bộ Y tế. Thông thường quy trình kiểm định này thường mất từ 3 đến 6 tháng.

Do vậy, chúng tôi mong có sự hỗ trợ của Bộ Y tế, Bộ Khoa học và Công nghệ để nhóm có thể hợp tác được với một số bệnh viện, cơ quan chuyên trách để tiến hành thử nghiệm, kiểm định bộ sinh phẩm trong thời gian sớm nhất, sẵn sàng hỗ trợ cho việc phòng chống dịch. Chúng tôi hy vọng rằng trong 2 tuần tới, với sự giúp đỡ của các Cơ quan ban ngành, bộ sinh phẩm có thể được sản xuất ứng dụng vào thực tiễn.

Xin cảm ơn ông!

Phong Lâm (thực hiện)