Bộ kit xét nghiệm virus SARS-CoV-2 “siêu nhạy”: Công khai dữ liệu ?

Đây là những nhận định do các nhà nghiên cứu đưa ra trong buổi tọa đàm trực tuyến thảo luận về bộ kit xét nghiệm AmphaBio HT - Hithroughput PCR do Học viện Quân y, công ty Ampharco U.S.A và công ty Top Data Science (Phần Lan) phát triển vào ngày 3/6 vừa qua. Bộ kit ra đời khi dịch COVID-19 ở Việt Nam đang diễn biến phức tạp, “nếu muốn phát hiện virus SARS-CoV-2 và kiểm soát dịch thì không còn cách nào khác ngoài việc đẩy nhanh xét nghiệm”, TS. Hồ Hữu Thọ, Viện nghiên cứu Y học quân sự (Học viện Quân y), người tham gia phát triển bộ kit và hiện đang điều hành trung tâm xét nghiệm COVID-19 ở Bắc Giang, nhận xét.

Bộ kit do TS. Hồ Hữu Thọ và các cộng sự đã được Bộ Y tế cấp phép vào ngày 7/5 và đưa vào ứng dụng trong phòng chống dịch ở Bắc Giang. “Sau khi thiết lập xong hệ thống ở Bắc Giang, chúng tôi đã đánh giá trên các mẫu dương, mẫu âm, đối chiếu phương pháp này với các phương pháp Bộ Y tế đã quy định, kết quả độ phù hợp của phương pháp này là 100%”, anh cho biết.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển bộ kit này ngay từ lần bùng phát dịch đầu tiên vào tháng 3/2020. Vào thời điểm đó, Việt Nam đã chủ động phát triển bộ kit xét nghiệm SARS-CoV-2 với các sản phẩm của Học viện Quân y và Công ty Việt Á, Viện Công nghệ sinh học (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam), trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, công ty Thái Dương... Mặc dù hầu hết các bộ kit này đều được đánh giá tích cực, thậm chí một số bộ kit còn được cấp phép lưu hành ở châu Âu, song TS. Hồ Hữu Thọ và cộng sự cho rằng cần cải thiện hiệu suất xét nghiệm hơn nữa để phục vụ cho xét nghiệm sàng lọc diện rộng.

“Phương pháp phổ biến và được tin dùng nhất hiện nay là RT-PCR thời gian thực nhờ độ nhạy cao, cho kết quả chính xác trong khoảng 3 giờ với công suất 96 mẫu/lần xét nghiệm”, TS. Hồ Hữu Thọ cho biết. Nhóm nghiên cứu đã nghĩ đến việc gộp mẫu (pool) và sử dụng máy PCR thông thường - có sẵn ở hầu hết các phòng thí nghiệm về công nghệ sinh học hiện nay với giá thành chỉ bằng khoảng 1/10 so với máy RT-PCR. Cách làm này không mới bởi nhiều nơi trên thế giới đã áp dụng nhằm tiết kiệm thời gian và chi phí nhưng hạn chế của phương pháp này là thường gây pha loãng mẫu, làm giảm độ nhạy và độ đặc hiệu, tăng nguy cơ sai lệch kết quả xét nghiệm. Nếu trong trường hợp mẫu gộp dương tính, sẽ phải thực hiện xét nghiệm lại toàn bộ các mẫu trong đó để xác định cụ thể đâu là mẫu dương tính, tốn kém thời gian, công sức và chi phí. Ngoài ra, bản thân nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy những khó khăn khác như “một số virus đột biến có thể gây ra hiện tượng âm tính giả do bắt cặp mồi nhầm”.

Tại buổi tọa đàm, TS. Hồ Hữu Thọ đã trình bày về cách làm khắc phục những hạn chế này như làm giàu gene đích bằng heptaplex (pcr đa mồi đặc hiệu cao - sử dụng nhiều cặp mồi để khuếch đại các gene đích khác nhau trong cùng một hỗn hợp phản ứng) để khuếch đại tăng số bản sao của virus lên khoảng 10.000 lần, không cần phải khuếch đại lên quá nhiều như phương pháp RT-PCR thông thường mà chỉ đạt mục tiêu đủ số copy để có thể gộp 100 mẫu mà không ảnh hưởng đến độ nhạy. Do đã khuếch đại nên không cần phải tách chiết tinh sạch mẫu bằng các hệ thống máy tự động.

Bên cạnh đó, họ sử dụng tất cả bảy vùng gene đích, bao gồm một vùng gene E, hai vùng gene RdRp và bốn vùng gene N để có thể khắc phục hiện tượng virus đột biến ‘trốn thoát’ xét nghiệm gây âm tính giả, "chẳng hạn nếu đột biến ở 6 vùng gene thì vẫn còn một vùng còn lại có thể phát hiện được vì cho đến nay, chưa có virus SARS-CoV-2 nào bị đột biến cả bảy vùng gene".

Điểm sáng tạo ở đây là “TS. Thọ đã tạo được phản ứng PCR siêu nhạy”, TS. Nguyễn Đức Thái (ĐHQG TPHCM), người đã có nhiều năm kinh nghiệm về ứng dụng công nghệ PCR, nhận xét trên trang facebook cá nhân sau tọa đàm. “Có nhiều lo ngại về việc dùng nhiều cặp mồi sẽ tạo sản phẩm không đặc hiệu và lây nhiễm mẫu, những ai từng làm đều hiểu rất khó thực hiện với 7 mồi. Tuy nhiên, đây chính là ‘đặc sản’ của TS. Thọ khi tạo được phản ứng PCR siêu nhạy. Anh đã sáng tạo và tinh tế thiết kế các cặp mồi, kết hợp với đoạn mồi chung (universal primer), đặc tính dung dịch đệm (buffer) và nhiệt độ cao để có sản phẩm đặc hiệu. Ngoài ra, còn thu được nồng độ thích hợp để làm gộp chạy cho chu kỳ 2 làm xét nghiệm (detection). Các đoạn mồi này không dùng florescent taq (huỳnh quang định lượng - thường dùng ở máy RT-PCR) nên rất ít tốn phí”.

Không chỉ đánh giá cao nỗ lực của nhóm nghiên cứu, ông còn nhận định về ưu điểm trong sản phẩm “độ nhạy cao, đặc hiệu nhờ thiết kế heptaplex và điều kiện phản ứng của PCR đã giúp công nghệ mới này có những ưu thế sau: có thể phát hiện virus từ mẫu bệnh phẩm không cần tinh sạch bằng cột - vốn rất tốn kém và làm chậm quy trình; có thể phát hiện virus chính xác dù nồng độ rất thấp, thường thấy ở 80% những người lây nhiễm không triệu chứng; giảm thiểu thể tích phản ứng và hóa chất; và ứng dụng quan trọng nhất là làm gộp 100 mẫu, thay vì 5-10 mẫu như hiện nay”.

Một trong những điểm quan trọng của bộ kit mà nhóm nghiên cứu giới thiệu tại tọa đàm là ứng dụng phần mềm AI qua hợp tác với công ty Top Data Science (Phần Lan) - một công ty khởi nghiệp trong lĩnh vực AI, từng phát triển các phần mềm phát hiện ung thư qua ảnh chụp cộng hưởng từ. “Dữ liệu thô sau phản ứng PCR sẽ được tải lên phần mềm để phân tích kết quả tự động, cho ra kết quả âm tính hay dương tính, giúp tiết kiệm thời gian và công sức. Quá trình này không đòi hỏi nhân lực có chuyên môn sâu, mỗi lượt chạy tự động như thế có thể phân tích hàng nghìn mẫu”, TS. Hồ Hữu Thọ cho biết.

Đặc tính “nhanh, tiết kiệm và chính xác” của bộ kit này đã gây ấn tượng với nhiều người. Tuy nhiên, các nhà khoa học tham gia tọa đàm vẫn còn nhiều điểm băn khoăn về bộ kit, đặc biệt là vấn đề âm tính giả và lây nhiễm chéo. “Tôi lăn tăn ở chỗ không cần làm sạch RNA, nếu không sạch thì RNA thường ức chế phản ứng rất ghê, và có khả năng yếu tố nhiễu trong phản ứng PCR rất lớn. Như vậy, có thể mẫu dương tính lại không được khuếch đại, sẽ bị bỏ qua nhiều mẫu âm tính giả”, GS.TS. Nông Văn Hải, nguyên Viện trưởng Viện nghiên cứu hệ gene (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) bày tỏ. Việc để xảy ra hiện tượng âm tính giả có thể dẫn đến việc bỏ qua những người bệnh thực sự trong cộng đồng, tăng nguy cơ lây lan và bùng phát dịch.

Trước những thắc mắc trên, TS. Hồ Hữu Thọ giải thích: “Chúng tôi đã sử dụng các chất phụ gia để tăng cường độ đặc hiệu, giảm tối đa sản phẩm phụ, do vậy, hiệu suất của phản ứng PCR sẽ giảm đi. Tuy nhiên, chúng tôi không ưu tiên hiệu suất mà chúng tôi ưu tiên độ đặc hiệu, chất phụ gia của bộ kit này đã được tối ưu theo hướng đó”.

Nhưng những câu hỏi không chỉ dừng ở chỗ đó. Một trong những vấn đề lớn nhất khi sử dụng PCR là hiện tượng lây nhiễm chéo. “Khi chạy PCR thì chắc chắn phải quan tâm đến lây nhiễm chéo trong quá trình mở nắp ra để chuyển từ PCR vòng 1 sang vòng 2. Vậy nhóm nghiên cứu đã giải quyết như thế nào?”, PGS.TS. Lê Hữu Song, Phó Giám đốc bệnh viện Trung ương quân đội 108, đưa ra câu hỏi. Điều này cũng đánh trúng “tâm tư” của GS.TS. Nông Văn Hải: “Cần phải lưu ý là khi chạy PCR rất dễ xảy ra nhiễm chéo, kể cả lúc bay hơi, hoặc khi mở nắp run tay một tí là virus có thể từ giếng này sang giếng khác”.

Mặc dù cũng nhận thấy “nhiễm chéo luôn là vấn đề cần chú ý, đặc biệt hiện nay virus có khả năng lây nhiễm nhanh và nồng độ virus trong mẫu bệnh phẩm rất cao”, nhưng TS. Hồ Hữu Thọ giải thích “lí do không phải quan ngại nguy cơ nhiễm chéo cao hơn bình thường của bộ kit này chính là mức độ khuếch đại. Do đó, nhóm nghiên cứu đã chủ ý khuếch đại gene đích khoảng 10.000 lần, đủ để thực hiện gộp mẫu nhưng ảnh hưởng ít nhất đến việc nhiễm chéo”.

Trong khuôn khổ một tiếng đồng hồ tọa đàm, TS. Hồ Hữu Thọ chưa thể trả lời một cách ngọn ngành tất cả các câu hỏi đồng nghiệp đặt ra, ngay cả với một số câu hỏi về công nghệ AI áp dụng trong bộ kit cũng vậy. Do vậy những giải thích của anh vẫn chưa hoàn toàn thuyết phục được đồng nghiệp, mặc dù ai cũng nhận thấy tiềm năng của phương pháp mới. PGS.TS. Lê Hữu Song nói “để chứng minh một phương pháp có ưu thế hơn thì phải có số liệu đo đếm được, cụ thể về thời gian phản ứng, độ nhạy tính thành bản sao, có thể kiểm soát lây nhiễm”. Ở đây, ông muốn đề cập đến bộ dữ liệu đi kèm bộ kit cần được công khai để cộng đồng khoa học có thể truy cập một cách rộng rãi.

Đây cũng là điểm yếu của bộ kit mới: chưa có thông tin như các bộ kit khác đang được sử dụng. Rõ ràng, nếu không minh bạch thông tin, dù phương pháp tốt cũng sẽ bị nghi ngờ. “Chúng ta tin, nhưng cần tạo niềm tin với cộng đồng qua những con số”, ngay cả người ủng hộ bộ kit như TS. Nguyễn Đức Thái cũng thừa nhận. “Cho đến nay, kết quả ứng dụng ở Bắc Giang rất tích cực với khoảng gần 100 nghìn mẫu khảo sát. Tuy nhiên, ứng dụng trong cộng đồng luôn có những biến số và sai số, mà kỹ thuật phải có đủ độ chính xác và đủ độ bền để trở thành sản phẩm hữu dụng. Chúng ta cần có số lượng lớn hơn và yếu tố cuối cùng là độ lặp lại (reproducibility) cao”.