Theo: Okeke, I.N., Ihekweazu, C. The importance of molecular diagnostics for infectious diseases in low-resource settings. Nat Rev Microbiol 19, 547–548 (2021). https://doi.org/10.1038/s41579-021-00598-5

Ngày đăng: 22/07/2022

Vui lòng ghi rõ nguồn https://cnsh.vnua.edu.vn/ khi đăng lại nội dung này.

Trong điều kiện y tế còn hạn chế và xuất hiện một loạt các nguyên nhân có thể gây bệnh, các kỹ thuật sinh học phân tử là giải pháp hiệu quả để chẩn đoán các bệnh truyền nhiễm, bởi vì chúng nhanh chóng và linh hoạt trong cách sử dụng. Các hệ thống y tế thường xuyên sử dụng chẩn đoán phân tử sẽ đạt được hiệu quả kinh tế, khắc phục chuyên môn còn hạn chế và phản ứng nhanh chóng với các mối đe dọa mới.

Một quy tắc quan trọng trong việc xây dựng năng lực phòng thí nghiệm trong môi trường còn hạn chế về nguồn lực là lựa chọn các kỹ thuật có thể thực hiện và duy trì. Trong nhiều thập kỷ, chẩn đoán phân tử hữu ích và có độ chính xác cao, tuy nhiên, nó được coi là 'không phù hợp' vì chúng quá rắc rối, dễ bị nhiễm, tốn kém và phức tạp về mặt kỹ thuật để có thể sử dụng khi nguồn lực cho y tế bị hạn chế, kỹ năng chuyên môn thiếu hụt và cơ sở hạ tầng chưa được hiện đại. Tại thời điểm đó, vi sinh học lâm sàng dựa trên nuôi cấy truyền thống, thường được coi là 'phù hợp', lại cực kì khó để duy trì ở mức độ chất lượng ổn định trong điều kiện nguồn chi cho y tế còn thấp mà không có sự hỗ trợ từ bên ngoài [1,2]. Các phương pháp nuôi cấy còn bị hạn chế đối với vấn đề chăm sóc bệnh nhân, phòng ngừa và kiểm soát các bệnh và ứng phó với các bùng phát bởi thời gian quay vòng dài và những thách thức trong việc đảm bảo chất lượng. Các phương pháp huyết thanh học nhanh hơn và đơn giản hơn nhiều, nhưng không cung cấp đủ thông tin cần thiết để đưa ra quyết định chính xác và hiệu quả. Chuỗi cung ứng cho các chẩn đoán mầm bệnh đặc hiệu cũng phức tạp, dễ bị gián đoạn và khó điều chỉnh để phù hợp với các tác nhân gây bệnh mới.

Hầu hết các quốc gia châu Phi không chỉ phải đối mặt với nguồn lực đầu tư cho y tế rất hạn chế mà còn phải đối mặt với nhiều gánh nặng lớn và hàng loạt căn bệnh truyền nhiễm. Sốt, triệu chứng phổ biến nhất dẫn đến việc phải đến cơ sở chăm sóc sức khỏe ở Nigeria, có thể xuất hiện từ việc nhiễm trùng bởi hơn 200 mầm bệnh khác nhau, bao gồm ký sinh trùng sốt rét, Salmonella enterica và một loạt các loại virus xuất huyết. Nhiều mầm bệnh đe dọa tính mạng không thể được phát hiện một cách chắc chắn bằng cách kỹ thuật nuôi cấy thông thường mà không có thiết bị bổ sung đắt tiền, nuôi cấy mô hoặc nâng cấp an toàn sinh học. Sự kết hợp giữa phạm vi mầm bệnh rộng và hạn chế về nguồn lực cho y tế, cũng như sự xuất hiện của nhiều căn bệnh truyền nhiễm cao ở Nam Á và Nam Mỹ, nhấn mạnh sự cần thiết của chẩn đoán phân tử hiệu quả.

Nuôi cấy 'đơn giản' chỉ tập trung vào các bệnh đơn lẻ và nó không phù hợp để đáp ứng cho nhu cầu hệ thống y tế rộng lớn. Bằng cách cung cấp những chẩn đoán chính xác hơn cho một phạm vi mầm bệnh rộng, sử dụng một khoản chi phí tiêu hao nhỏ, chẩn đoán phân tử tiết kiệm chí phí và đủ linh hoạt để ứng biến nhanh chóng với các mối đe dọa mới [3]. Trong điều kiện nguồnlực y tế bị hạn chế, thiết bị phân tử thường chỉ được dành riêng cho thử nghiệm đặc biệt hoặc thí nghiệm mẫu. Ở các nước thu nhập thấp, việc áp dụng rộng rãi chẩn đoán phân tử sẽ tiết kiệm chi phí và giúp cho việc sản xuất vật liệu thử nghiệm trong nước có tiềm năng về mặt thương mại.

leftcenterrightdel
Theo: Phòng thí nghiệm quốc gia tham khảo tại NCDC. Ảnh: NCDC. 

Làm thế nào để đưa chẩn đoán phân tử vào nơi có ngân sách hạn chế, cơ sở hạ tầng kém và ít nhân viên có chuyên môn? Từ tháng 01/2020 đến tháng 01/2021, số lượng phòng thí nghiệm y tế công cộng ở Nigeria được trang bị để thực hiện xác định phân tử SARS-CoV-2 trong các mẫu bệnh phẩm lâm sàng đã tăng từ 4 lên 72. Sự gia tăng này do việc phối hợp làm mẫu và giám sát, đào tạo có hệ thống và thu mua trang thiết bị hóa chất. Các dịch vụ phụ trợ, như an toàn sinh học, quản lý chuỗi cung ứng, kỹ thuật sinh học và đảm bảo chất lượng, đã được mở rộng song song. Việc nhanh chóng củng cố và xây dựng dựa trên những lợi ích này là cách tốt nhất để chuyển tiếp các khoản đầu tư chẩn đoán COVID-19 cho các bệnh truyền nhiễm khác [4].

Ngoài ứng dụng chẩn đoán phân tử COVID-19 ở những nơi có thu nhập thấp, thì sự xuất hiện bất ngờ của virus xuất huyết Ebola và sốt vàng da ở Nigeria đã nhanh chóng được phát hiện bằng các kỹ thuật phân tử nhiều tuần trước khi triển khai các kỹ thuật tham chiếu tiêu chuẩn hơn. Trong cả hai trường hợp, thông tin nhanh chóng được cung cấp bởi xét nghiệm PCR tại chỗ đã đưa ra những hướng dẫn về phản ứng y tế cộng đồng [3]. Sau đó, bằng việc giải trình tự toàn bộ bộ gen (WGS) có thể xác định đồng thời các tác nhân gây bệnh bất thường của nhiễm trùng huyết sơ sinh tại các bệnh viện ở Gambia, xác định hồ sơ kháng kháng sinh của chúng và chỉ ra chính xác các đợt bùng phát trong bệnh viện [5]. Các phương pháp phân tử có thể làm tăng tỉ lệ xác định mầm bệnh ở bệnh nhân viêm màng não, qua việc kiểm tra các mẫu lưu trữ từ Bangladesh [6], làm tăng gấp ba lần độ nhạy thông thường và phát hiện ra sự bùng phát virus chikungunya. Những ví dụ này và nhiều ví dụ khác là cơ sở cho việc sử dụng thường xuyên chẩn đoán phân tử ngay cả khi đối mặt với những thách thức, mà phần lớn có thể vượt qua [7].

“PCR là một việc dễ dàng làm một cách tệ hại” [2], và khả năng bị lãng phí, nhiễm bẩn hoặc hiểu sai dữ liệu từ các xét nghiệm phân tử bị thực hiện kém là cơn ác mộng của ngay cả những người ủng hộ chẩn đoán có tư duy tiến bộ nhất. Giải trình tự toàn bộ genome (WGS) có thể  khắc phục một số hạn chế của PCR. Nhu cầu cấp bách là phải mở rộng và củng cố nền tảng kiến thức sinh học phân tử ở các nước có thu nhập thấp và mở rộng khả năng tiếp cận với đảm bảo chất lượng bên ngoài. Kênh dẫn vi lưu (microfluidics) có thể bảo vệ các bước nhạy cảm khỏi bị lỗi và quá trình thu nhỏ sẽ tiết kiệm thuốc thử đắt tiền [2]. Việc triển khai Gene Xpert để phát hiện bệnh lao ở những nơi hạn chế về nguồn lực y tế là một ví dụ [8] và được tận dụng để kiểm tra sự bùng dịch bệnh Ebola và SARS-CoV-2.

Chẩn đoán phân tử sẽ không, và không nên thay thế nuôi cấy truyền thống, tuy nhiên, sử dụng chẩn đoán phân tử sẽ giúp hàng triệu người có cơ hội tiếp cận với việc xét nghiệm. Ví dụ, phát hiện mầm bệnh lây truyền qua đường phân - miệng có thể giúp xác định các điểm lây truyền và mục tiêu cho các chiến dịch vắc-xin. Đối với bệnh thương hàn, chẩn đoán thông thường, cấy máu, có độ nhạy kém. Tuy nhiên, bằng phương pháp dựa trên ADN, việc phát hiện vi khuẩn S. enterica và các mầm bệnh khác trở nên đơn giản, và được sử dụng thành công để lập bản đồ các điểm nóng của bệnh thương hàn [9] cũng như tiếp cận gần với cuộc chiến diệt trừ virus bại liệt [10]. Các phương pháp tương tự có thể được sử dụng cho bệnh tả, bệnh viêm đường ruột và dạ dày, và thậm chí cả SARS-CoV-2.

Để tăng cường hiệu quả của các kỹ thuật chẩn đoán phân tử, cần giải quyết một số khó khăn trong việc mở rộng sử dụng chẩn đoán phân tử. Nhiều phòng thí nghiệm hiện đã lắp pin năng lượng mặt trời để khắc phục sự gián đoạn trong việc cung cấp điện. Các máy móc 'thông minh' có thể tiếp tục vận hành sau khi nguồn điện bị gián đoạn cũng rất cần thiết trong thời gian tới. Thế hệ máy móc tân tiến hơn như máy giải trình tự nanopore Oxford đã có trên thị trường, sẽ chỉ yêu cầu cung cấp nguồn năng lượng không liên tục. Các giải pháp sáng tạo cho các khoảng trống cơ sở hạ tầng và chuỗi cung ứng khác trong lĩnh vực y sinh. Đồng thời các viện y tế công cộng quốc gia có vị trí tốt nhất để quản trị, phối hợp và hỗ trợ cho việc mở rộng chẩn đoán sức khỏe cộng đồng.

Người dịch: Vũ Hồng Ngọc- K65NCHSE

Biên tập: HHY, PTD

Tài liệu tham khảo

[1]. Ombelet, S. et al. Clinical bacteriology in low-resource settings: today’s solutions. Lancet Infect. Dis. 18, e248–e258 (2018).

[2]. Okeke, I. N. et al. Leapfrogging laboratories: the promise and pitfalls of high-tech solutions for antimicrobial resistance surveillance in low-income settings. BMJ Glob. Health 5, e003622 (2020).

[3]. Naidoo, D. & Ihekweazu, C. Nigeria’s efforts to strengthen laboratory diagnostics - why access to reliable and affordable diagnostics is key to building resilient laboratory systems. Afr. J. Lab. Med. 9, 1019 (2020).

[4]. Saha, S. & Pai, M. Can COVID-19 innovations and systems help low- and middle-income countries to re-imagine healthcare delivery? Med (N.Y.) 2, 369–373 (2021).

[5]. Okomo, U. et al. Investigation of sequential outbreaks of Burkholderia cepacia and multidrug-resistant extended spectrum β-lactamase producing Klebsiella species in a West African tertiary hospital neonatal unit: a retrospective genomic analysis. Lancet Microbe 1, e119–e129 (2020).

[6]. Saha, S. et al. Unbiased metagenomic sequencing for pediatric meningitis in Bangladesh reveals neuroinvasive chikungunya virus outbreak and other unrealized pathogens. mBio 10, e02877-19 (2019).

[7]. Kelly-Cirino, C. D. et al. Importance of diagnostics in epidemic and pandemic preparedness. BMJ Glob. Health 4, e001179 (2019).

[8]. Albert, H. et al. Development, roll-out and impact of Xpert MTB/RIF for tuberculosis: what lessons have we learnt and how can we do better? Eur. Respir. J. 48, 516–525 (2016).

[9]. Andrews, J. R. et al. Environmental surveillance as a tool for identifying high-risk settings for typhoid transmission. Clin. Infect. Dis. 71, S71–S78 (2020).

[10]. Johnson Muluh, T. et al. Contribution of environmental surveillance toward interruption of poliovirus transmission in Nigeria, 2012–2015. J. Infect. Dis. 213, S131–S135 (2016).