Những thay đổi về chuyển hóa trong tế bào có thể xuất hiện ở những giai đoạn sớm của bệnh. Trong hầu hết các trường hợp, khả năng xác định những tín hiệu đó còn hạn chế, bởi con người thường phát hiện bệnh chỉ sau khi bệnh đã gây hậu quả nghiêm trọng. Giờ đây, một nhóm nghiên cứu do các kỹ sư tại Trường Kỹ thuật, Đại học Tufts dẫn đầu, đã phát hiện ra công cụ quang học có thể xác định quá trình trao đổi chất với độ phân giải dưới cấp độ tế bào, nhưng không gây xáo trộn tế bào do chất cản quang hoặc phá hủy chúng để làm thí nghiệm. Phương pháp này đã được áp dụng để xác định các tín hiệu chuyển hóa đặc trưng cho bệnh tiểu đường, ung thư, tim mạch và bệnh thoái hóa thần kinh. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Advances.
Phương pháp mới dựa vào khả năng phát quang của 2 loại coenzyme chính (phân tử sinh học hoạt động cùng với các enzyme) khi có sự kích thích của chùm tia laser. Hai loại coenzyme này bao gồm nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) và flavin adenine dinucleotide (FAD), có liên quan đến số lượng lớn các con đường trao đổi chất trong mỗi tế bào. Để tìm ra các con đường trao đổi chất đặc thù do ảnh hưởng của bệnh tật hoặc áp lực, nhóm nghiên cứu đã xem xét 3 thông số: tỷ lệ FAD/NADH, sự “mờ dần” mức độ phát quang của NADH và sự sắp xếp của các ty thể thể hiện sự phân bố của NADH trong không gian tế bào (năng lượng cấp cho tế bào).
Thông số đầu tiên (tỷ lệ FAD/NADH) thể hiện cách tế bào tiêu thụ oxy, chuyển hóa đường hay sản sinh hoặc phá vỡ các phân tử chất béo. Thông số thứ hai (sự “mờ dần” mức độ phát quang của NADH) tiết lộ chi tiết về môi trường cục bộ của NADH. Thông số thứ ba (sự phân bố của NADH trong không gian tế bào) cho thấy cách các ty thể phân tách và hợp nhất để phản ứng với sự phát triển của tế bào và áp lực.
Irene Georgakoudi, Giáo sư kỹ thuật y sinh và là đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: “Cả ba thông số này được kết hợp, sẽ cung cấp các tín hiệu chuyển hóa đặc thù và duy nhất về sức khỏe của tế bào hoặc hiện tượng rối loạn chức năng. Sức mạnh của phương pháp này là khả năng thu thập thông tin về các tế bào sống mà không cần dùng chất cản quang hoặc nhãn dán có thể ảnh hưởng đến kết quả”.
Những phương pháp hiện có để theo dõi theo phương thức không xâm lấn các tín hiệu chuyển hóa do tác động của bệnh tật như quét PET, thường được sử dụng trong nghiên cứu. Tuy nhiên, dù kỹ thuật quét PET cung cấp thông tin có độ phân giải thấp với khả năng thâm nhập sâu tuyệt vời vào bên trong các mô sống, nhưng phương pháp quang học mới phát hiện hoạt động trao đổi chất ở cấp độ phân giải của các tế bào đơn lẻ và chủ yếu gần bề mặt.
Điều đó tất nhiên không phải là một hạn chế. Nhiều bệnh có thể được phát hiện ở bề mặt của mô như bệnh ung thư, trong khi nhiều nghiên cứu tiền lâm sàng được thực hiện trên các mô hình chuột và mô 3 chiều đã điều chỉnh cũng sẽ được hưởng lợi từ việc theo dõi một cách không phá hủy. Phương pháp mới được chứng minh là công cụ nghiên cứu mạnh mẽ để hiểu những tín hiệu chuyển hóa của tế bào.
N.P.D (NASATI), theo https://phys.org/news/2018-03-optical-tools-metabolic-linked-disease.html#jCp