Bạn đã bao giờ nghĩ rằng việc giảm đau có thể đơn giản như việc nhấn một nút không? Các nhà khoa học hiện đang phát triển những công nghệ hứa hẹn có thể giúp kiểm soát cơn đau – thậm chí có thể thông qua một ứng dụng trên điện thoại di động của bạn.
Trong một phòng thí nghiệm tối tăm tại Đại học Oxford, các nhà nghiên cứu đang theo dõi một tế bào thần kinh đã được biến đổi gen qua kính hiển vi. Nó xuất hiện như một đám mây xanh phát sáng trên màn hình máy tính đen. Sử dụng điều khiển từ xa, các dụng cụ phẫu thuật chính xác được cấy một điện cực nhỏ vào tế bào thần kinh để ghi lại hoạt động điện của nó trước khi tiêm một loại thuốc không độc. Loại thuốc này cho phép các tín hiệu đau được bật và tắt theo ý muốn.
Tiến sĩ David Bennett, người đứng đầu Bộ phận Thần kinh lâm sàng tại Khoa Thần kinh học lâm sàng Nuffield của Oxford, là người giám sát quá trình này. Là một lương y, Bennett theo dõi cơn đau thần kinh của bệnh nhân và nhận thấy rằng các phương pháp điều trị hiện tại vẫn chưa đủ hiệu quả. “Các phương pháp điều trị hiện tại của chúng ta không đủ tốt,” ông chia sẻ. “Mỗi tuần, tôi thấy rằng chúng ta cần phát triển những phương pháp điều trị tốt hơn và có cơ hội cho công nghệ tốt hơn để làm im lặng tín hiệu đau từ các tế bào thần kinh.”
Một khảo sát về sức khỏe quốc gia năm 2023 cho thấy gần một phần tư người lớn ở Mỹ đã trải qua cơn đau mạn tính trong vòng ba tháng. Và 8,5% trong số đó cho biết cơn đau đã “thường xuyên hạn chế các hoạt động sống hoặc làm việc” của họ. Cơn đau là một trong nhiều tín hiệu điện mà các tế bào thần kinh truyền tải. Trong cơ thể, có hơn 3 triệu thụ thể đau, hay còn gọi là các đầu tận cùng thần kinh tự do. Chúng phát hiện các dấu hiệu có thể gây hại từ các kích thích như nhiệt độ cực đoan, áp lực và các chất hóa học. Tín hiệu đau được truyền đạt đến não qua một quá trình phức tạp liên quan đến nhiều kênh ion ở ngoại vi của các thụ thể đau.
Bennett và nhóm của ông đã có khả năng kỹ thuật biến đổi gen một kênh ion, mở ra một con đường cho ion clo di chuyển qua màng tế bào. Thuốc họ tiêm vào kích hoạt kênh ion này, làm cho màng tế bào bị "lỗi", hiệu quả như một cái ngắn mạch, khiến các dòng điện từ các tế bào thần kinh cảm giác gửi tín hiệu đau bị mất đi. Điều này có nghĩa là chúng không đến não – làm tắt cảm giác đau trước khi chúng ta có thể cảm nhận được.
Đến nay, nhóm nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm trong các mô hình tiền lâm sàng sử dụng tế bào người được nuôi trong đĩa petri, nhưng vẫn chưa thử nghiệm trên bệnh nhân. “Chúng tôi đã chứng minh rằng điều này có hiệu quả trên các tế bào người như một bằng chứng về khái niệm, nhưng thách thức là đây là một phương pháp tiếp cận liệu pháp gen,” Bennett chia sẻ. “Chúng tôi muốn đưa nó vào các tế bào thần kinh đúng; nếu bạn sẽ tắt chúng, bạn cần phải rất lựa chọn về những cái nào, vì bạn không muốn tắt cảm giác bình thường, chỉ tắt cảm giác đau.”
Bennett đặc biệt quan tâm đến cơn đau thần kinh xảy ra sau khi tổn thương hệ thần kinh, chẳng hạn như trong bệnh thần kinh tiểu đường, mà thường gây ra các cơn đau nhói, chuột rút và cảm giác nhạy cảm đau đớn, thường tập trung ở chân và bàn chân. Bằng cách chỉ nhắm vào các tế bào thần kinh bị tổn thương, phương pháp của Bennett có thể hiệu quả im lặng cơn đau mà không làm ảnh hưởng đến cảm giác. Để thực hiện được điều này, các nhà nghiên cứu đang phát triển các bộ chặn kênh ion và neutrons chọn lọc hơn.
Phương pháp điều trị này cũng có thể được tùy chỉnh cho từng bệnh nhân. “Với một phương pháp y tế cá nhân hóa, chúng tôi có thể nhìn vào từng bệnh nhân và những gì đang thúc đẩy cơn đau của họ,” Bennett nói. “Dù rằng điều này có giới hạn, nhưng nguyên nhân chính thường là một đột biến gen và chúng tôi đang học cách làm việc với các loại thuốc hiện có một cách hiệu quả hơn.”
Mặc dù công việc này mang tính đột phá, nhưng cơn đau có thể còn được tắt thông qua một cách khác. Tiến sĩ Robert Gereau, giám đốc Trung tâm Đau Washington tại St. Louis, Missouri, đã phát triển một phương pháp có khả năng thao tác cơn đau, cho phép nó được bật và tắt một cách hiệu quả, giống như việc nhấn công tắc đèn.
“Nhiều tình trạng đau đớn thực sự là do sự hoạt động quá mức của các mạch thần kinh, với thông tin đến từ ngoại vi,” ông cho biết. “Optogenetics là một công cụ cho phép bạn thao tác hoạt động của các tế bào thần kinh lên hoặc xuống… doing that gets you a targeted way to shut off pain information coming from a specific part of the body.”
Optogenetics, là sự kết hợp giữa kỹ thuật di truyền và quang học, liên quan đến việc cấy ghép gene cho các protein nhạy cảm với ánh sáng vào những tế bào não nhất định. Các tín hiệu ánh sáng có thể giám sát và kiểm soát hoạt động của chúng. Gereau đã sử dụng optogenetics để phát triển một thiết bị không dây có thể cấy ghép để nhắm vào và tắt cơn đau của bệnh lý viêm bàng quang kẽ. Tình trạng này gây ra đau bàng quang mãn tính và bàng quang hoạt động quá mức. Các phương pháp điều trị hiện tại bao gồm tiêm một loại thuốc gây tê vào bàng quang, nhưng hiệu quả chỉ là tạm thời.
Tính đến nay, thiết bị của Gereau chỉ mới được thử nghiệm trên chuột, nhưng kết quả cho thấy hứa hẹn. Thiết bị này là một chiếc đai quấn quanh bàng quang và ức chế hoạt động của các dây thần kinh cảm giác bằng các xung ánh sáng, ngăn chặn cơn đau. Khi bàng quang đầy, chiếc đai sẽ giãn ra, ngay lập tức phát hiện cơn đau tương ứng với sự giãn này. Với mỗi cơn đau, các xung ánh sáng tự động gửi đi, cho đến khi tín hiệu đau bị chặn lại. Làm thế nào ánh sáng có thể ngăn cơn đau? Điều này hoạt động nhờ protein opsin ức chế nhạy cảm với ánh sáng, một protein mà cơ thể tạo ra trong các tế bào võng mạc, giúp làm im lặng hoạt động của tế bào thần kinh. Trong trường hợp này, opsin sẽ tắt tín hiệu đau khi nó phát hiện các xung ánh sáng.
“Nếu bạn tưởng tượng điều này cho con người, bạn sẽ có nó dưới dạng một hệ thống cấy ghép với một ứng dụng trên điện thoại của bạn mà bạn có thể bật và tắt,” Gereau nói. “Nó có thể được cấy vào chính bàng quang để ánh sáng phát ra từ bên trong thành bàng quang. Loại thiết bị này có thể rất hữu ích cho cơn đau cục bộ.”
Khi đối phó với các tình trạng gây ra đau lan rộng hơn, thiết bị sẽ được cấy vào một vị trí trung tâm. Tuy nhiên, một số loại đau mãn tính không có nguồn gốc trung tâm xác định. Ví dụ, bệnh nội mạc tử cung (mà viêm bàng quang kẽ thường xảy ra song song) là một tình trạng trong đó mô tương tự màng trong tử cung phát triển bên ngoài tử cung và bám vào các bộ phận khác của cơ thể. Trong một số trường hợp hiếm hoi, bệnh nội mạc tử cung thâm nhập sâu, sự dính này có thể lan rộng đến các cơ quan khác như ruột, bàng quang, thận, dạ dày, thậm chí là phổi và não. Vị trí của sự dính tiếp theo có thể khó đoán.
“Điều chúng tôi đang cố gắng làm là nghiên cứu những tổn thương đó và hiểu điều gì đang sai ở đó,” Gereau nói. “Bạn biết nguyên nhân gây ra cơn đau, nhưng không phải lúc nào cũng biết vị trí của nguồn đau. Chúng tôi muốn nghiên cứu những tổn thương từ các bệnh nhân có nhiều mức độ đau khác nhau, đặc biệt là những người có mức độ đau nghiêm trọng so với các mức độ thấp hơn, để xem điều gì khác biệt.”
Cơn đau thật sự rất phức tạp với nhiều nguồn gốc và loại hình khác nhau, và các nhà nghiên cứu vẫn còn rất nhiều việc phải làm để vượt qua vấn đề này. Nhưng những thiết bị nhắm vào cơn đau cục bộ – từ các bệnh mãn tính đến các vết thương sau phẫu thuật – đang trên đà phát triển. Và chúng có thể dễ dàng tiếp cận như chiếc điện thoại thông minh của bạn. Hãy tưởng tượng bạn có thể có một ứng dụng cho điều đó.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/health/a64954563/pain-relief/
Trong một phòng thí nghiệm tối tăm tại Đại học Oxford, các nhà nghiên cứu đang theo dõi một tế bào thần kinh đã được biến đổi gen qua kính hiển vi. Nó xuất hiện như một đám mây xanh phát sáng trên màn hình máy tính đen. Sử dụng điều khiển từ xa, các dụng cụ phẫu thuật chính xác được cấy một điện cực nhỏ vào tế bào thần kinh để ghi lại hoạt động điện của nó trước khi tiêm một loại thuốc không độc. Loại thuốc này cho phép các tín hiệu đau được bật và tắt theo ý muốn.
Tiến sĩ David Bennett, người đứng đầu Bộ phận Thần kinh lâm sàng tại Khoa Thần kinh học lâm sàng Nuffield của Oxford, là người giám sát quá trình này. Là một lương y, Bennett theo dõi cơn đau thần kinh của bệnh nhân và nhận thấy rằng các phương pháp điều trị hiện tại vẫn chưa đủ hiệu quả. “Các phương pháp điều trị hiện tại của chúng ta không đủ tốt,” ông chia sẻ. “Mỗi tuần, tôi thấy rằng chúng ta cần phát triển những phương pháp điều trị tốt hơn và có cơ hội cho công nghệ tốt hơn để làm im lặng tín hiệu đau từ các tế bào thần kinh.”
Một khảo sát về sức khỏe quốc gia năm 2023 cho thấy gần một phần tư người lớn ở Mỹ đã trải qua cơn đau mạn tính trong vòng ba tháng. Và 8,5% trong số đó cho biết cơn đau đã “thường xuyên hạn chế các hoạt động sống hoặc làm việc” của họ. Cơn đau là một trong nhiều tín hiệu điện mà các tế bào thần kinh truyền tải. Trong cơ thể, có hơn 3 triệu thụ thể đau, hay còn gọi là các đầu tận cùng thần kinh tự do. Chúng phát hiện các dấu hiệu có thể gây hại từ các kích thích như nhiệt độ cực đoan, áp lực và các chất hóa học. Tín hiệu đau được truyền đạt đến não qua một quá trình phức tạp liên quan đến nhiều kênh ion ở ngoại vi của các thụ thể đau.
Bennett và nhóm của ông đã có khả năng kỹ thuật biến đổi gen một kênh ion, mở ra một con đường cho ion clo di chuyển qua màng tế bào. Thuốc họ tiêm vào kích hoạt kênh ion này, làm cho màng tế bào bị "lỗi", hiệu quả như một cái ngắn mạch, khiến các dòng điện từ các tế bào thần kinh cảm giác gửi tín hiệu đau bị mất đi. Điều này có nghĩa là chúng không đến não – làm tắt cảm giác đau trước khi chúng ta có thể cảm nhận được.
Đến nay, nhóm nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm trong các mô hình tiền lâm sàng sử dụng tế bào người được nuôi trong đĩa petri, nhưng vẫn chưa thử nghiệm trên bệnh nhân. “Chúng tôi đã chứng minh rằng điều này có hiệu quả trên các tế bào người như một bằng chứng về khái niệm, nhưng thách thức là đây là một phương pháp tiếp cận liệu pháp gen,” Bennett chia sẻ. “Chúng tôi muốn đưa nó vào các tế bào thần kinh đúng; nếu bạn sẽ tắt chúng, bạn cần phải rất lựa chọn về những cái nào, vì bạn không muốn tắt cảm giác bình thường, chỉ tắt cảm giác đau.”
Bennett đặc biệt quan tâm đến cơn đau thần kinh xảy ra sau khi tổn thương hệ thần kinh, chẳng hạn như trong bệnh thần kinh tiểu đường, mà thường gây ra các cơn đau nhói, chuột rút và cảm giác nhạy cảm đau đớn, thường tập trung ở chân và bàn chân. Bằng cách chỉ nhắm vào các tế bào thần kinh bị tổn thương, phương pháp của Bennett có thể hiệu quả im lặng cơn đau mà không làm ảnh hưởng đến cảm giác. Để thực hiện được điều này, các nhà nghiên cứu đang phát triển các bộ chặn kênh ion và neutrons chọn lọc hơn.
Phương pháp điều trị này cũng có thể được tùy chỉnh cho từng bệnh nhân. “Với một phương pháp y tế cá nhân hóa, chúng tôi có thể nhìn vào từng bệnh nhân và những gì đang thúc đẩy cơn đau của họ,” Bennett nói. “Dù rằng điều này có giới hạn, nhưng nguyên nhân chính thường là một đột biến gen và chúng tôi đang học cách làm việc với các loại thuốc hiện có một cách hiệu quả hơn.”
Mặc dù công việc này mang tính đột phá, nhưng cơn đau có thể còn được tắt thông qua một cách khác. Tiến sĩ Robert Gereau, giám đốc Trung tâm Đau Washington tại St. Louis, Missouri, đã phát triển một phương pháp có khả năng thao tác cơn đau, cho phép nó được bật và tắt một cách hiệu quả, giống như việc nhấn công tắc đèn.
“Nhiều tình trạng đau đớn thực sự là do sự hoạt động quá mức của các mạch thần kinh, với thông tin đến từ ngoại vi,” ông cho biết. “Optogenetics là một công cụ cho phép bạn thao tác hoạt động của các tế bào thần kinh lên hoặc xuống… doing that gets you a targeted way to shut off pain information coming from a specific part of the body.”
Optogenetics, là sự kết hợp giữa kỹ thuật di truyền và quang học, liên quan đến việc cấy ghép gene cho các protein nhạy cảm với ánh sáng vào những tế bào não nhất định. Các tín hiệu ánh sáng có thể giám sát và kiểm soát hoạt động của chúng. Gereau đã sử dụng optogenetics để phát triển một thiết bị không dây có thể cấy ghép để nhắm vào và tắt cơn đau của bệnh lý viêm bàng quang kẽ. Tình trạng này gây ra đau bàng quang mãn tính và bàng quang hoạt động quá mức. Các phương pháp điều trị hiện tại bao gồm tiêm một loại thuốc gây tê vào bàng quang, nhưng hiệu quả chỉ là tạm thời.
Tính đến nay, thiết bị của Gereau chỉ mới được thử nghiệm trên chuột, nhưng kết quả cho thấy hứa hẹn. Thiết bị này là một chiếc đai quấn quanh bàng quang và ức chế hoạt động của các dây thần kinh cảm giác bằng các xung ánh sáng, ngăn chặn cơn đau. Khi bàng quang đầy, chiếc đai sẽ giãn ra, ngay lập tức phát hiện cơn đau tương ứng với sự giãn này. Với mỗi cơn đau, các xung ánh sáng tự động gửi đi, cho đến khi tín hiệu đau bị chặn lại. Làm thế nào ánh sáng có thể ngăn cơn đau? Điều này hoạt động nhờ protein opsin ức chế nhạy cảm với ánh sáng, một protein mà cơ thể tạo ra trong các tế bào võng mạc, giúp làm im lặng hoạt động của tế bào thần kinh. Trong trường hợp này, opsin sẽ tắt tín hiệu đau khi nó phát hiện các xung ánh sáng.
“Nếu bạn tưởng tượng điều này cho con người, bạn sẽ có nó dưới dạng một hệ thống cấy ghép với một ứng dụng trên điện thoại của bạn mà bạn có thể bật và tắt,” Gereau nói. “Nó có thể được cấy vào chính bàng quang để ánh sáng phát ra từ bên trong thành bàng quang. Loại thiết bị này có thể rất hữu ích cho cơn đau cục bộ.”
Khi đối phó với các tình trạng gây ra đau lan rộng hơn, thiết bị sẽ được cấy vào một vị trí trung tâm. Tuy nhiên, một số loại đau mãn tính không có nguồn gốc trung tâm xác định. Ví dụ, bệnh nội mạc tử cung (mà viêm bàng quang kẽ thường xảy ra song song) là một tình trạng trong đó mô tương tự màng trong tử cung phát triển bên ngoài tử cung và bám vào các bộ phận khác của cơ thể. Trong một số trường hợp hiếm hoi, bệnh nội mạc tử cung thâm nhập sâu, sự dính này có thể lan rộng đến các cơ quan khác như ruột, bàng quang, thận, dạ dày, thậm chí là phổi và não. Vị trí của sự dính tiếp theo có thể khó đoán.
“Điều chúng tôi đang cố gắng làm là nghiên cứu những tổn thương đó và hiểu điều gì đang sai ở đó,” Gereau nói. “Bạn biết nguyên nhân gây ra cơn đau, nhưng không phải lúc nào cũng biết vị trí của nguồn đau. Chúng tôi muốn nghiên cứu những tổn thương từ các bệnh nhân có nhiều mức độ đau khác nhau, đặc biệt là những người có mức độ đau nghiêm trọng so với các mức độ thấp hơn, để xem điều gì khác biệt.”
Cơn đau thật sự rất phức tạp với nhiều nguồn gốc và loại hình khác nhau, và các nhà nghiên cứu vẫn còn rất nhiều việc phải làm để vượt qua vấn đề này. Nhưng những thiết bị nhắm vào cơn đau cục bộ – từ các bệnh mãn tính đến các vết thương sau phẫu thuật – đang trên đà phát triển. Và chúng có thể dễ dàng tiếp cận như chiếc điện thoại thông minh của bạn. Hãy tưởng tượng bạn có thể có một ứng dụng cho điều đó.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/health/a64954563/pain-relief/
