'Đánh hơi ung thư' ở giai đoạn sớm nhất

Tác giả: Michio Kaku

Uy thế Lượng tử

Cuốn sách không chỉ giải mã cột mốc "uy thế lượng tử" mà còn mở ra bức tranh toàn cảnh về cách công nghệ này sắp sửa tái định hình y tế, kinh tế, năng lượng và toàn bộ đời sống loài người.

'Đánh hơi ung thư' ở giai đoạn sớm nhất

Không cần chờ đến khi khối u lớn hoặc xuất hiện triệu chứng, công nghệ "mũi robot" có thể giúp nhận diện những tín hiệu hóa học đặc trưng của ung thư ngay từ giai đoạn khởi phát.

Công nghệ cảm biến mùi đang mở ra hướng phát hiện ung thư từ những dấu hiệu rất nhỏ, thậm chí trước khi khối u gây ra triệu chứng rõ ràng. Ảnh: Shutterstock.

Một cách khác để phát hiện ung thư ở giai đoạn đầu là sử dụng cảm biến để phát hiện mùi rất nhẹ do các tế bào ung thư tỏa ra.

Một ngày nào đó, điện thoại di động của bạn sẽ được trang bị các cảm biến mùi siêu nhạy được kết nối với máy tính lượng tử từ đám mây, có thể giúp bảo vệ không chỉ chống lại bệnh ung thư mà còn nhiều loại bệnh khác. Máy tính lượng tử sẽ phân tích kết quả từ hàng triệu "chiếc mũi robot" trên khắp đất nước để chặn đứng bệnh ung thư ngay từ giai đoạn khởi phát.

Phân tích mùi là một kỹ thuật chẩn đoán đã được chứng minh.

Ví dụ, chó đang được sử dụng để phát hiện virus Corona tại các sân bay. Trong khi xét nghiệm PCR thông thường để tìm virus có thể phải mất vài ngày, những con chó được huấn luyện đặc biệt có thể nhận biết chính xác 95% trong vòng khoảng 10 giây. Phương pháp này đã được sử dụng để sàng lọc hành khách ở sân bay Helsinki và những nơi khác.

Chó đã được huấn luyện để xác định các loại ung thư phổi, vú, buồng trứng, bàng quang và tuyến tiền liệt. Trên thực tế, chó có tỷ lệ thành công 99% trong việc phát hiện ung thư tuyến tiền liệt bằng cách đánh hơi mẫu nước tiểu của bệnh nhân. Trong một nghiên cứu, chó có thể phát hiện ung thư vú với độ chính xác 88% và ung thư phổi với độ chính xác 99%.

Lý do là chó có tới 220 triệu thụ thể mùi trong mũi, trong khi con người chỉ có 5 triệu. Vì vậy khứu giác của chúng chính xác hơn con người gấp nhiều lần. Nó chính xác đến mức chúng có thể phát hiện nồng độ một phần nghìn tỷ, tương đương với việc phát hiện một giọt chất lỏng trong 20 bể bơi Olympic. Và vùng não dành cho việc phân tích mùi của chó lớn hơn nhiều so với vùng não tương ứng trong não người.

Chó đã được huấn luyện để xác định các loại ung thư phổi, vú, buồng trứng, bàng quang và tuyến tiền liệt. Ảnh: Experimental Biology.

Tuy nhiên, có một nhược điểm là phải mất vài tháng để huấn luyện một con chó nhận biết virus Corona hoặc ung thư, và nguồn cung cấp những con chó được huấn luyện đặc biệt như vậy rất hạn chế. Liệu chúng ta có thể thực hiện những phân tích này bằng công nghệ của riêng mình ở quy mô có thể cứu sống hàng triệu người không?

Ngay sau ngày 11/9, tôi được một công ty truyền hình mời đến dự một bữa tiệc trưa đặc biệt để thảo luận về các công nghệ của tương lai. Tôi có vinh dự được ngồi cạnh một quan chức của DARPA (Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến), trực thuộc Lầu Năm Góc, nổi tiếng vì đã phát minh ra công nghệ của tương lai. DARPA có lịch sử lâu dài với những câu chuyện thành công ngoạn mục, như NASA, internet, xe không người lái và máy bay ném bom tàng hình.

Nhân tiện, tôi đã hỏi ông ấy một câu mà tôi luôn bận tâm: Tại sao chúng ta không thể phát triển các cảm biến phát hiện chất nổ? Chó có thể dễ dàng thực hiện những kỳ công mà những cỗ máy tốt nhất của chúng ta không thể làm được.

Im lặng một lát, rồi ông từ từ giải thích cho tôi sự khác biệt giữa chó và những cảm biến tiên tiến nhất của chúng ta. Trên thực tế, DARPA đã nghiên cứu câu hỏi này một cách cẩn thận và lưu ý rằng dây thần kinh khứu giác của chó rất nhạy đến mức chúng thậm chí có thể nhận ra từng phân tử của một số mùi nhất định. Cảm biến nhân tạo được phát triển trong các phòng thí nghiệm tốt nhất của chúng ta không thể đạt tới độ nhạy đó.

Vài năm sau cuộc trò chuyện ấy, DARPA đã tài trợ cho một cuộc thi để xem liệu các phòng thí nghiệm có thể tạo ra chiếc mũi robot giống như mũi của chó hay không.

Một người đã nghe nói về thách thức đó là Andreas Mershin thuộc MIT. Ông bị mê hoặc bởi khả năng gần như kỳ diệu của loài chó trong việc phát hiện được nhiều loại bệnh tật. Mershin lần đầu tiên quan tâm đến câu hỏi này khi đang nghiên cứu về việc phát hiện ung thư bàng quang.

Một con chó xác định một bệnh nhân là bị ung thư, mặc dù anh ta đã được xét nghiệm nhiều lần và được cho là không bị ung thư. Ở đây có điều gì đó không ổn. Con chó vẫn kiên trì quan điểm của nó. Cuối cùng, bệnh nhân đồng ý xét nghiệm lại và anh được phát hiện mắc bệnh ung thư bàng quang ở giai đoạn rất sớm trước khi bệnh có thể được phát hiện bằng các xét nghiệm tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm.

Mershin muốn tái tạo thành công đáng kinh ngạc này. Mục tiêu của ông là tạo ra "cái mũi nano", với các cảm biến vi mô có khả năng phát hiện ung thư và các bệnh khác, sau đó cảnh báo cho bạn qua điện thoại di động. Ngày nay, các nhà khoa học tại MIT và Đại học Johns Hopkins đã phát triển các cảm biến vi mô nhạy hơn 200 lần so với mũi chó.

Nhưng vì công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm nên chi phí phân tích một mẫu nước tiểu để tìm bệnh ung thư sẽ tốn khoảng 1.000 USD.

Tuy nhiên, Mershin vẫn hình dung một ngày mà công nghệ này sẽ trở nên phổ biến như máy ảnh trên điện thoại di động của bạn. Do khối lượng dữ liệu khổng lồ có thể đổ về từ hàng trăm triệu điện thoại di động và cảm biến, nên chỉ máy tính lượng tử mới có khả năng xử lý kho dữ liệu này.

Sau đó, nó có thể sử dụng trí tuệ nhân tạo để phân tích các tín hiệu, xác định vị trí bất kỳ dấu hiệu ung thư nào và gửi thông tin lại cho bạn, có lẽ nhiều năm trước khi khối u hình thành.

Trong tương lai, có thể có một số cách để phát hiện ung thư một cách dễ dàng và lặng lẽ trước khi nó gây ra mối đe dọa nghiêm trọng. Sinh thiết lỏng và cảm biến mùi có thể gửi dữ liệu đến máy tính lượng tử để xác định rất nhiều loại ung thư khác nhau.

Thực tế, từ "tumor" (khối u) có thể sẽ biến mất trong các giao tiếp hàng ngày bằng tiếng Anh, giống như chúng ta không còn nói về "hút máu để điều trị" hay "các con đỉa" nữa.

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu ung thư đã hình thành? Liệu máy tính lượng tử có thể giúp chữa khỏi bệnh ung thư khi nó bắt đầu tấn công cơ thể không?