Bạn có từng mơ ước rằng việc giảm đau có thể đơn giản như việc bật tắt một công tắc không? Các nhà khoa học hiện đang phát triển những hệ thống đầy hứa hẹn để kiểm soát cơn đau — thậm chí là một ứng dụng trên điện thoại giúp bạn "tắt" cơn đau khi cần thiết.
Vào một đêm tối tại Đại học Oxford, một nhà nghiên cứu đang quan sát một tế bào thần kinh được biến đổi gen qua kính hiển vi. Tế bào hiện lên như một đám mây xanh lấp lánh trên màn hình máy tính đen. Bằng cách sử dụng công cụ phẫu thuật chính xác, họ implant 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 hại. Thuốc này cho phép các tín hiệu đau có thể được bật và tắt tùy ý.
Người giám sát quá trình này là Tiến sĩ David Bennett, trưởng Khoa Thần kinh Lâm sàng tại Phòng khám Nuffield thuộc Đại học Oxford. Ông cho biết, với vai trò là một bác sĩ lâm sàng, ông đã 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 chưa đủ tốt,” ông nói. "Hàng tuần, tôi thấy rằng chúng ta cần phát triển các phương pháp điều trị tốt hơn và nơi có cơ hội để cải thiện công nghệ làm cho tín hiệu đau từ tế bào thần kinh im lặng đi.”
Theo một khảo sát từ National Health Interview vào năm 2023, gần một phần tư số người lớn ở Mỹ đã trải qua cơn đau mãn tính trong ba tháng qua, theo dữ liệu từ Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh. Trong số đó, 8,5% cho biết cơn đau đã "hạn chế cuộc sống hoặc hoạt động làm việc của họ một cách thường xuyên."
Cơn đau là một trong nhiều tín hiệu điện mà các tế bào thần kinh truyền đi. Điều này liên quan đến hàng triệu thụ thể đau, hay còn gọi là nociceptors, nằm rải rác khắp cơ thể. Những nociceptors này phát hiện các dấu hiệu tiềm ẩn của sự tổn hại từ các tác nhân như nhiệt độ cực đoan, áp suất và các chất hóa học. Quá trình này truyền tín hiệu đến não và dẫn đến cảm giác đau. Trước khi tín hiệu đau thực sự đến não, nó phải trải qua một quá trình phức tạp liên quan đến nhiều kênh ion ở ngoại vi của các nociceptors. Các kênh ion mở ra khi các tế bào thần kinh bị kích thích, cho phép các ion – những hạt mang điện – chảy qua màng tế bào.
Bennett và nhóm của ông đã có thể điều chỉnh gen một kênh ion, mở ra con đường cho các ion chloride di chuyển qua màng tế bào. Thuốc họ tiêm kích hoạt kênh ion này, khiến màng bị lỗi, hiệu quả là "ngắt mạch" nó, làm cho các tín hiệu từ các tế bào gửi thông điệp đau không còn đến não — chính xác là tắt cảm giác đau trước khi chúng ta cảm thấy.
Đến nay, nhóm nghiên cứu đã thực hiện các nghiên cứu trên các mô hình tiền lâm sàng sử dụng tế bào người phát triển trong đĩa petri, nhưng chưa thử nghiệm trên bệnh nhân. “Chúng tôi đã chứng minh rằng điều này có hiệu quả trên tế bào người như một bằng chứng khái niệm, nhưng thách thức là đây là một phương pháp liệu pháp gen,” Bennett cho biết. "Chúng tôi muốn đưa nó vào đúng tế bào thần kinh; nếu bạn sẽ tắt chúng, bạn muốn rất chọn lọc về những cái nào, vì bạn không muốn tắt cảm giác bình thường, chỉ muốn tắt cảm giác đau."
Bennett đặc biệt quan tâm đến cơn đau thần kinh xảy ra sau khi tổn thương hệ thần kinh, như trong trường hợp bệnh thần kinh tiểu đường, với những cơn đau nhói, co thắt và cảm giác nhạy cảm đau đớn, thường là ở chân và bàn chân. Bằng cách nhắm vào những tế bào thần kinh bị tổn thương, phương pháp của Bennett có thể hiệu quả trong việc làm im lặng cơn đau mà không làm ảnh hưởng đến cảm giác. Để thực hiện điều đó, các nhà nghiên cứu đang phát triển các chất ức chế kênh ion và tế bào thần kinh chọn lọc hơn.
Phương pháp điều trị này cũng có thể được điều chỉnh theo từng bệnh nhân. “Với cách tiếp cận y học cá nhân hóa, chúng tôi có thể xem xét từng bệnh nhân và điều gì đang gây ra cơn đau của họ,” Bennett nói. "Mặc dù 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 tốt hơn."
Mặc dù công việc này đầy tính đổi mới, nhưng còn một cách khác để tắt cơn đau. Tiến sĩ Robert Gereau, giám đốc Trung tâm Đau Washington University tại St. Louis, Missouri, đã tìm ra cách điều chỉnh cơn đau mà thực sự có thể bật và tắt nó, như thể bạn đang lật một công tắc điện. “Nhiều tình trạng đau đớn thực sự gây khó khăn là kết quả của sự hoạt động quá mức của các mạch thần kinh, với thông tin đến từ ngoại vi,” ông nói. “Optogenetics là một công cụ cho phép bạn điều chỉnh hoạt động của các tế bào thần kinh lên hoặc xuống... làm như vậy sẽ cho bạn một cách tiếp cận có mục tiêu để tắt thông tin đau từ một phần cụ thể của cơ thể.”
Optogenetics, kết hợp kỹ thuật di truyền với quang học, liên quan đến việc cấy các gen cho các protein nhạy sáng vào một số tế bào não nhất định. 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 vào cơ thể, nhắm đến và tắt cơn đau từ bệnh viêm bàng quang kẽ. Tình trạng này gây ra đau bàng quang mãn tính và bàng quang hoạt động quá mức. Hiện tại, các phương pháp điều trị bao gồm tiêm một loại thuốc gây tê cục bộ vào bàng quang, nhưng sự giảm đau này chỉ có tác dụng tạm thời.
Cho đến nay, thiết bị của Gereau mới chỉ được thử nghiệm trên chuột, nhưng kết quả rất hứa hẹn. Thiết bị là một chiếc thắt lưng quấn quanh bàng quang và ức chế hoạt động của các dây thần kinh cảm giác bằng cách sử dụng xung ánh sáng, làm tắt cảm giác đau. Khi bàng quang đầy, thắt lưng căng lên, phát hiện ngay lập tức cơn đau tương ứng với sự căng thẳng đó. Mỗi khi có cơn đau, ánh sáng sẽ phát ra tự động, cho đến khi các tín hiệu đau từ dây thần kinh bị chặn lại. Làm thế nào ánh sáng có thể ngăn cơn đau? Điều này hoạt động nhờ vào opsin ức chế nhạy sáng, một loại protein mà cơ thể tạo ra trong các tế bào võng mạc giúp giảm hoạt động của tế bào thần kinh. Trong trường hợp này, opsin sẽ tắt các tín hiệu đau khi nó phát hiện các xung ánh sáng.
“Nếu bạn tưởng tượng điều này cho con người, bạn sẽ thực hiện theo cách yêu cầu, bạn biết đấy,” Gereau nói. “Đó sẽ là một hệ thống có thể cấy ghép với một ứng dụng trên điện thoại của bạn giúp bật và tắt. Nó có thể được cấy vào bên trong bàng quang, nơi ánh sáng sẽ phát ra từ bên trong thành bàng quang. Loại thiết bị này có thể rất hữu ích cho những cơn đau cục bộ.”
Khi đối mặt với các tình trạng gây đau lan tỏa 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 nhất định. Ví dụ, bệnh nội mạc tử cung (mà viêm bàng quang kẽ thường xảy ra cùng với) là tình trạng tế bào giống như lớp niêm mạc tử cung phát triển bên ngoài tử cung và bám vào các bộ phận khác trong cơ thể. Trong một số trường hợp hiếm gặp của bệnh nội mạc tử cung xâm lấn sâu, tổ chức bám dính có thể lan rộng đến các cơ quan khác như ruột, bàng quang, thận, dạ dày, thậm chí phổi và não. Vị trí của tổ chức bám dính tiếp theo sẽ xuất hiện là điều không thể đoán trước.
“Điều chúng tôi đang cố gắng làm là nghiên cứu những tổn thương đó và hiểu điều gì đang sai,” Gereau nói. “Bạn biết điều gì đang gây ra cơn đau, nhưng không phải lúc nào cũng biết vị trí của từng nguồn đau. Chúng tôi muốn nghiên cứu các tổn thương từ những bệnh nhân có mức độ đau khác nhau, đặc biệt là những người có mức độ đau nặng so với những người có mức độ thấp hơn, để xem điều gì khác biệt.”
Cơn đau có thể nói là phức tạp với hàng triệu nguồn gốc và loại hình khác nhau, và các nhà nghiên cứu vẫn còn nhiều việc phải làm để khắc phục vấn đề này. Tuy nhiên, những thiết bị nhắm đến cơn đau cục bộ — từ các tình trạng mãn tính đến vết thương sau phẫu thuật — đang ở phía chân trời. Và chúng có thể dễ dàng tiếp cận như chiếc điện thoại thông minh của bạn. Hãy tưởng tượng rằng bạn có một ứng dụng để làm điều đó!
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/health/a64954563/pain-relief/
Vào một đêm tối tại Đại học Oxford, một nhà nghiên cứu đang quan sát một tế bào thần kinh được biến đổi gen qua kính hiển vi. Tế bào hiện lên như một đám mây xanh lấp lánh trên màn hình máy tính đen. Bằng cách sử dụng công cụ phẫu thuật chính xác, họ implant 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 hại. Thuốc này cho phép các tín hiệu đau có thể được bật và tắt tùy ý.
Người giám sát quá trình này là Tiến sĩ David Bennett, trưởng Khoa Thần kinh Lâm sàng tại Phòng khám Nuffield thuộc Đại học Oxford. Ông cho biết, với vai trò là một bác sĩ lâm sàng, ông đã 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 chưa đủ tốt,” ông nói. "Hàng tuần, tôi thấy rằng chúng ta cần phát triển các phương pháp điều trị tốt hơn và nơi có cơ hội để cải thiện công nghệ làm cho tín hiệu đau từ tế bào thần kinh im lặng đi.”
Theo một khảo sát từ National Health Interview vào năm 2023, gần một phần tư số người lớn ở Mỹ đã trải qua cơn đau mãn tính trong ba tháng qua, theo dữ liệu từ Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh. Trong số đó, 8,5% cho biết cơn đau đã "hạn chế cuộc sống hoặc hoạt động làm việc của họ một cách thường xuyên."
Cơn đau là một trong nhiều tín hiệu điện mà các tế bào thần kinh truyền đi. Điều này liên quan đến hàng triệu thụ thể đau, hay còn gọi là nociceptors, nằm rải rác khắp cơ thể. Những nociceptors này phát hiện các dấu hiệu tiềm ẩn của sự tổn hại từ các tác nhân như nhiệt độ cực đoan, áp suất và các chất hóa học. Quá trình này truyền tín hiệu đến não và dẫn đến cảm giác đau. Trước khi tín hiệu đau thực sự đến não, nó phải trải qua một quá trình phức tạp liên quan đến nhiều kênh ion ở ngoại vi của các nociceptors. Các kênh ion mở ra khi các tế bào thần kinh bị kích thích, cho phép các ion – những hạt mang điện – chảy qua màng tế bào.
Bennett và nhóm của ông đã có thể điều chỉnh gen một kênh ion, mở ra con đường cho các ion chloride di chuyển qua màng tế bào. Thuốc họ tiêm kích hoạt kênh ion này, khiến màng bị lỗi, hiệu quả là "ngắt mạch" nó, làm cho các tín hiệu từ các tế bào gửi thông điệp đau không còn đến não — chính xác là tắt cảm giác đau trước khi chúng ta cảm thấy.
Đến nay, nhóm nghiên cứu đã thực hiện các nghiên cứu trên các mô hình tiền lâm sàng sử dụng tế bào người phát triển trong đĩa petri, nhưng chưa thử nghiệm trên bệnh nhân. “Chúng tôi đã chứng minh rằng điều này có hiệu quả trên tế bào người như một bằng chứng khái niệm, nhưng thách thức là đây là một phương pháp liệu pháp gen,” Bennett cho biết. "Chúng tôi muốn đưa nó vào đúng tế bào thần kinh; nếu bạn sẽ tắt chúng, bạn muốn rất chọn lọc về những cái nào, vì bạn không muốn tắt cảm giác bình thường, chỉ muốn tắt cảm giác đau."
Bennett đặc biệt quan tâm đến cơn đau thần kinh xảy ra sau khi tổn thương hệ thần kinh, như trong trường hợp bệnh thần kinh tiểu đường, với những cơn đau nhói, co thắt và cảm giác nhạy cảm đau đớn, thường là ở chân và bàn chân. Bằng cách nhắm vào những tế bào thần kinh bị tổn thương, phương pháp của Bennett có thể hiệu quả trong việc làm im lặng cơn đau mà không làm ảnh hưởng đến cảm giác. Để thực hiện điều đó, các nhà nghiên cứu đang phát triển các chất ức chế kênh ion và tế bào thần kinh chọn lọc hơn.
Phương pháp điều trị này cũng có thể được điều chỉnh theo từng bệnh nhân. “Với cách tiếp cận y học cá nhân hóa, chúng tôi có thể xem xét từng bệnh nhân và điều gì đang gây ra cơn đau của họ,” Bennett nói. "Mặc dù 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 tốt hơn."
Mặc dù công việc này đầy tính đổi mới, nhưng còn một cách khác để tắt cơn đau. Tiến sĩ Robert Gereau, giám đốc Trung tâm Đau Washington University tại St. Louis, Missouri, đã tìm ra cách điều chỉnh cơn đau mà thực sự có thể bật và tắt nó, như thể bạn đang lật một công tắc điện. “Nhiều tình trạng đau đớn thực sự gây khó khăn là kết quả của sự hoạt động quá mức của các mạch thần kinh, với thông tin đến từ ngoại vi,” ông nói. “Optogenetics là một công cụ cho phép bạn điều chỉnh hoạt động của các tế bào thần kinh lên hoặc xuống... làm như vậy sẽ cho bạn một cách tiếp cận có mục tiêu để tắt thông tin đau từ một phần cụ thể của cơ thể.”
Optogenetics, kết hợp kỹ thuật di truyền với quang học, liên quan đến việc cấy các gen cho các protein nhạy sáng vào một số tế bào não nhất định. 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 vào cơ thể, nhắm đến và tắt cơn đau từ bệnh viêm bàng quang kẽ. Tình trạng này gây ra đau bàng quang mãn tính và bàng quang hoạt động quá mức. Hiện tại, các phương pháp điều trị bao gồm tiêm một loại thuốc gây tê cục bộ vào bàng quang, nhưng sự giảm đau này chỉ có tác dụng tạm thời.
Cho đến nay, thiết bị của Gereau mới chỉ được thử nghiệm trên chuột, nhưng kết quả rất hứa hẹn. Thiết bị là một chiếc thắt lưng quấn quanh bàng quang và ức chế hoạt động của các dây thần kinh cảm giác bằng cách sử dụng xung ánh sáng, làm tắt cảm giác đau. Khi bàng quang đầy, thắt lưng căng lên, phát hiện ngay lập tức cơn đau tương ứng với sự căng thẳng đó. Mỗi khi có cơn đau, ánh sáng sẽ phát ra tự động, cho đến khi các tín hiệu đau từ dây thần kinh bị chặn lại. Làm thế nào ánh sáng có thể ngăn cơn đau? Điều này hoạt động nhờ vào opsin ức chế nhạy sáng, một loại protein mà cơ thể tạo ra trong các tế bào võng mạc giúp giảm hoạt động của tế bào thần kinh. Trong trường hợp này, opsin sẽ tắt các tín hiệu đau khi nó phát hiện các xung ánh sáng.
“Nếu bạn tưởng tượng điều này cho con người, bạn sẽ thực hiện theo cách yêu cầu, bạn biết đấy,” Gereau nói. “Đó sẽ là một hệ thống có thể cấy ghép với một ứng dụng trên điện thoại của bạn giúp bật và tắt. Nó có thể được cấy vào bên trong bàng quang, nơi ánh sáng sẽ phát ra từ bên trong thành bàng quang. Loại thiết bị này có thể rất hữu ích cho những cơn đau cục bộ.”
Khi đối mặt với các tình trạng gây đau lan tỏa 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 nhất định. Ví dụ, bệnh nội mạc tử cung (mà viêm bàng quang kẽ thường xảy ra cùng với) là tình trạng tế bào giống như lớp niêm mạc tử cung phát triển bên ngoài tử cung và bám vào các bộ phận khác trong cơ thể. Trong một số trường hợp hiếm gặp của bệnh nội mạc tử cung xâm lấn sâu, tổ chức bám dính có thể lan rộng đến các cơ quan khác như ruột, bàng quang, thận, dạ dày, thậm chí phổi và não. Vị trí của tổ chức bám dính tiếp theo sẽ xuất hiện là điều không thể đoán trước.
“Điều chúng tôi đang cố gắng làm là nghiên cứu những tổn thương đó và hiểu điều gì đang sai,” Gereau nói. “Bạn biết điều gì đang gây ra cơn đau, nhưng không phải lúc nào cũng biết vị trí của từng nguồn đau. Chúng tôi muốn nghiên cứu các tổn thương từ những bệnh nhân có mức độ đau khác nhau, đặc biệt là những người có mức độ đau nặng so với những người có mức độ thấp hơn, để xem điều gì khác biệt.”
Cơn đau có thể nói là phức tạp với hàng triệu nguồn gốc và loại hình khác nhau, và các nhà nghiên cứu vẫn còn nhiều việc phải làm để khắc phục vấn đề này. Tuy nhiên, những thiết bị nhắm đến cơn đau cục bộ — từ các tình trạng mãn tính đến vết thương sau phẫu thuật — đang ở phía chân trời. Và chúng có thể dễ dàng tiếp cận như chiếc điện thoại thông minh của bạn. Hãy tưởng tượng rằng bạn có một ứng dụng để làm điều đó!
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/health/a64954563/pain-relief/
