Chẩn đoán thật sớm và nhanh chóng người nhiễm SARS-CoV-2 rất quan trọng trong phòng chống Đại Dịch nhưng là một thách thức cho lâm sàng và xét nghiệm.

Trong những tháng vừa qua các phương tiện truyền thông đại chúng thường đưa tin như “Phát hiện virus SARS-CoV-2 qua máy dò hơi thở”  hay Máy dò GeNose (hình) sử dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) và điện toán đám mây giúp chẩn đoán COVID-19 theo thời gian thực, “hiệu quả hơn các xét nghiệm PCR và chính xác hơn nhiều” so với các phương pháp test nhanh...

Thực chất những máy dò virus là gì?

Từ nhiều thập kỷ nay người ta đã biết có những chất hữu cơ nội sinh dễ bốc hơi (volating organic compound VOC) hiện diện trong hơi thở ra của con người, và đã được tìm hiểu nhằm đánh giá sức khoẻ.

Những nghiên cứu trước đây trên heo và người đã phát hiện những thay đổi trong hơi thở ra của bệnh nhân bệnh đường hô hấp hay đường ruột với những chất như aldehydes, methanol,ketone...Chúng ta cũng từng nghe chó đã được sử dụng đánh hơi để khám phá ra người bị nhiều bệnh khác nhau, và gần đây là tìm người nhiễm virus gây COVID-19.

Phân tích hơi thở ra tìm các chất VOC đặc hiệu cho COVID-19 bằng phương pháp phối hợp phân tích sắc ký hơi (Gas- Chromatography) kết hợp với quang phổ kế khối lượng (GC-MS) hay với quang phổ kế ion di động (GS-IMS). Đây là những kỹ thuật phát hiện phân tích các chất khối lượng rất thấp hay dùng trong pháp y, môi trường...

Từ những tháng đầu năm 2020, các nhà nghiên cứu ở Edinburgh (UK) và Dortmund (Đức) đã khảo sát hai nhóm bệnh nhân riêng biệt nhiễm COVID-19 trong đó 21/33 (63.6%) ở UK và 10/65 (Đức); các bệnh nhóm chứng là hen suyễn, COPD, viêm phổi. Sau khi phân tích đa biến thì thấy rằng các nhóm aldehydes (ethanal, octanal) và ketone (acetone, butanone) khác biệt giữa các bệnh nhân COVID-19  với các nguyên nhân khác; với độ chính xác 80-81.5% (độ nhạy 82.4%, đặc hiệu 75%) [AUROC] 0.87 95% CI 0.67 - 1) ở Edingburgh và Dortmund (độ nhạy 90%, đặc hiệu 80%) [AUROC] 0.91 95% CI 0.87 -1).

Đầu năm 2021 Grassin-Delyle và các cộng sự từ Đại Học UC-Davis California, đã công bố một nghiên cứu nhằm phát hiện những “VOC đặc hiệu” trong hơi thở của các bệnh nhân thở máy trong hội chứng suy hô hấp cấp (ARDS) và so sánh giữa 2 nhóm “bị nhiễm” và “không bị nhiễm” SARS-CoV-2.

Trong thời gian từ 25/3 đến 25/6/2020 nhóm nghiên cứu đã so sánh 28 bệnh nhân bị ARDS do COVID-19 và bệnh nhân khác thì nhận xét có các hợp chất VOC thường thấy nhất  là methylpent-2-enal, 2,4-octadiene 1-chloro-heptane, và nonanal và dựa vào các chất này có thể phân biệt hai nhóm nhiễm và không nhiễm SARS-CoV-2 với độ chính xác là 93% (độ nhạy: 90%, đặc hiệu: 94%, AUROC (area under the receiver operating characteristic curve): 0.94-0.98).

Một điểm đáng chú ý là các tác giả nhấn mạnh rằng sự hiện diện của các chất này không liên quan đến độ nặng hay tải lượng virus; chứng tỏ các chất này chỉ là dấu hiệu của sự hiện diện virus gây bệnh COVID-19.

Như vậy các nhà khoa học đã tìm được một phương pháp chẩn đoán mới - sử dụng hơi thở của người bị nhiễm - nhằm phát hiện những chất biến dưỡng sinh ra trong quá trình tương tác giữa cơ thể và virus.

Phân tích hơi thở ra (exhale) là một phương pháp khá hấp dẫn vì có thể sử dụng tai chỗ, nhanh chóng (<10 phút), không phụ thuộc vào sinh phẩm, quá trình lấy mẫu thử không xâm lấn và ít gây nguy cơ bị phơi nhiễm, có thể sử dụng rộng rãi kể cả những nơi thiếu trang bị.

Cũng cần nói thêm là phương pháp phát hiện VOC cần được phân biệt một phương pháp cũng dùng hơi thở nhưng là để phát hiện trực tiếp virus là exhaled breath condensate (EBC) dùng thu thập bệnh phẩm qua một dụng cụ gọi là “ống cô đặc” (RTube condenser (Respiratory Research Inc, Charlottesville, Virginia, USA). Bệnh nhân thở qua ống trong 2 phút sau đó bệnh phẩm được đem ra làm phản ứng RT-PCR. Phương pháp này dùng để hỗ trợ cách lấy bệnh phẩm qua phết mũi họng cho nhưng bệnh nhân nghi ngờ COVID-19 nhưng xét nghiệm lại âm tính (hình).

Một số phương pháp khác:

• Một thiết bị phân tích hơi thở ra dựa trên một nhóm cảm biến hoá học (chemo resistive sensors) bằng hạt vàng-nano phối hợp với máy học (machine-learning) xây dựng mô hình “phân tích yếu tố khác biệt” (discriminant factor analysis) có thể chẩn đoán khá chính xác bệnh nhân nhiễm COVID-19.
• Hệ thống máy dò (detector in the sputum sample RDSS) phát hiện mức độ các chất reactive oxygen species (ROS) trong đàm của bệnh nhân COVID-19 được tạo ra từ các ty lạp thể (mitochondries) khi virus xâm nhập tế bào biểu mô trong phổi (H).

Đại dịch COVID đã tạo ra một thách thức to lớn là làm sao chẩn đoán chính xác và nhanh chóng để điều trị người bệnh và tổ chức theo dõi ngăn chặn lan truyền. Phương pháp chọn “mục tiêu” đã biết truyền thống, như RT- PCR đang được cố gắng thay đổi để nhanh hơn. Phương pháp phân tích mục tiêu không đặc hiệu như phân tích hơi thở cùng với các công nghệ mới như nano, máy học có thể là con đường giúp giảm thiểu khối lượng công việc của ngành y tế và thân thiện với người bị nhiễm như có thể lấy mẫu thử tại nhà, tại các cơ sở, giảm nguy cơ lây nhiễm... tuy nhiên tất cả đều trong quá trình hoàn thiện.

Cần phải nhớ rằng hiện nay chỉ có xét nghiệm RT-PCR là tiêu chuẩn vàng trong chẩn đoán xác định với độ nhạy và độ đặc hiệu cao!

GS.TS.BS Trần Tịnh Hiền

- Giám đốc Nghiên cứu Đơn vị Nghiên cứu lâm sàng Đại Học Oxford Anh quốc,

trụ sở tại Bệnh viện Bệnh nhiệt đới TPHCM