Phương pháp kiểm tra coronavirus làm việc như thế nào?

Tại thời điểm viết bài này, đã có hơn một phần ba triệu trường hợp được xác nhận COVID-19 trên toàn thế giới. Số người chết đang lên tới hơn 14.000.  Vì thế việc chay đua theo thời gian để cho ra kết quả xét nghiệm là cuộc cạnh tranh giữa phòng thí nghiệm của các quốc gia. Nhưng các xét nghiệm này được thực hiện ra sao và chúng hoạt động như thế nào thì không phải ai cũng hiểu?

Vì thế, trong bài viết này blog sẽ giúp cho các bạn hiểu rõ hơn về phương pháp kiểm tra coronavirus và cách hoạt động của nó ra sao nhé!

Đôi nét

Các xét nghiệm hiện đang được sử dụng để xác định nhiễm coronavirus được gọi là xét nghiệm PCR. PCR là viết tắt của “phản ứng chuỗi polymerase”, và đây không phải là phương pháp xét nghiệm mới – xét nghiệm PCR đã được sử dụng từ những năm 1980 và có một loạt các ứng dụng bao gồm chẩn đoán bệnh truyền nhiễm. Các xét nghiệm cho phép sao chép một lượng nhỏ DNA hàng triệu lần để có đủ phát hiện và xác nhận nhiễm trùng.

Cách lấy mẫu

Kiểm tra virus cần một mẫu. Đầu tiên, một miếng gạc hoặc tăm bông được đem lấy mẫu, thường là từ mũi của bệnh nhân hoặc phía sau cổ họng của họ. Gạc sau đó được đặt trong một thùng chứa an toàn và gửi đến phòng thí nghiệm để phân tích thêm. Phân tích cần phải diễn ra trong vòng một vài ngày kể từ khi mẫu được lấy.

DNA tạo nên vật liệu di truyền của chúng ta và của một số loại virus. Nhưng virus gây ra COVID-19, SARS-CoV-19, không chứa DNA chuỗi kép, mà là RNA chuỗi đơn. Vì các xét nghiệm PCR chỉ có thể tạo bản sao DNA, trước tiên chúng ta cần chuyển đổi RNA thành DNA.

Phương pháp thực hiện

RNA virus được ly trích từ ​​mẫu tăm bông. Sau đó, nó cần phải được tinh chế từ các tế bào người và các enzyme có thể can thiệp vào xét nghiệm PCR. Thông thường, các phòng thí nghiệm sử dụng bộ dụng cụ được sản xuất bởi các nhà cung cấp hóa chất đặc biệt cho mục đích này để làm điều này.

RNA tinh khiết được trộn với một enzyme gọi là enzyme phiên mã ngược (reverse transcriptase). Enzyme này chuyển đổi RNA chuỗi đơn thành DNA chuỗi kép để nó có thể được sử dụng trong xét nghiệm PCR.

DNA virus sau đó được thêm vào ống nghiệm và tiếp tục được thêm vào:

  • Các đoạn mồi: đây là những đoạn DNA ngắn được thiết kế để liên kết với các phần đặc trưng của DNA virus. Do đó, chúng sẽ không liên kết với DNA không phải từ virus.
  • Nucleotide: đây là những khối xây dựng hay sườn tạo nên DNA.
  • Một enzyme DNA-building: điều này tạo ra các bản sao của DNA.

Một máy PCR làm nóng hỗn hợp. Điều này làm cho DNA sợi kép tách ra và sau đó mồi có thể liên kết với DNA khi nó nguội đi. Một khi các mồi đã liên kết với DNA, chúng cung cấp một điểm khởi đầu cho enzyme DNA-building để giúp sao chép nó. Quá trình này tiếp tục thông qua việc làm nóng và làm lạnh lặp đi lặp lại cho đến khi hàng triệu bản sao DNA được tạo ra.

Cách phát hiện virus

Phương pháp đề cập ở trên giải thích cách PCR khuếch đại mã di truyền của virus, nhưng không phải là cách nó được phát hiện. Đây là nơi thuốc nhuộm huỳnh quang đi vào. Các loại thuốc nhuộm này được thêm vào ống nghiệm trong khi DNA đang được sao chép.

Sau đó, chúng liên kết với DNA được sao chép, giúp tăng cường huỳnh quang, khiến chúng phát ra nhiều ánh sáng hơn. Đây là ánh sáng cho phép chúng ta xác nhận sự hiện diện của virus.

Sự phát huỳnh quang tăng lên khi nhiều bản sao DNA virus được tạo ra. Nếu huỳnh quang vượt qua một ngưỡng nhất định, đặt trên mức nền dự kiến, thử nghiệm là dương tính. Nếu virus không có trong mẫu, xét nghiệm PCR sẽ không tạo ra các bản sao, vì vậy ngưỡng huỳnh quang không đạt được – thử nghiệm là âm tính.

Một vài sự hạn chế

Mặc dù nghe có vẻ phức tạp, xét nghiệm PCR là một cách kiểm tra khá đáng tin cậy đối với các bệnh truyền nhiễm, đó là lý do tại sao chúng được sử dụng rộng rãi để kiểm tra COVID-19. Tuy nhiên, một số quốc gia đã gặp phải vấn đề khi cố gắng mở rộng khả năng thử nghiệm của họ.

Một lý do cho điều này chỉ đơn giản là thực tế là bài kiểm tra mất thời gian. Có thể mất vài giờ để có kết quả; kết hợp điều này với khả năng thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và nó đặt ra giới hạn về số lượng thử nghiệm mà một phòng thí nghiệm có thể thực hiện trong một ngày. 

Một phòng thí nghiệm nghiên cứu nhỏ có thể có thể chạy khoảng 80 bài kiểm tra mỗi ngày; các phòng thí nghiệm lớn hơn nhiều với nhiều máy có thể chạy trong khoảng 1000-2000.

Một hạn chế khác là sự sẵn có của thuốc thử cần thiết để chạy thử nghiệm. Do nhu cầu toàn cầu về các thử nghiệm này sau đại dịch đã dẫn đến sự thiếu hụt, hạn chế số lượng thử nghiệm được thực hiện.

Trong một số trường hợp, các xét nghiệm không hoạt động như dự định. Các xét nghiệm ban đầu được cung cấp để chẩn đoán ở Hoa Kỳ bao gồm các bộ mồi khác nhau cho các mục đích khác nhau. 

Điều này bao gồm một trong đó nhắm mục tiêu một chuỗi di truyền được tìm thấy trong tất cả các coronavirus như một hình thức kiểm tra kiểm soát. Phần kiểm tra này không hoạt động chính xác; trong khi nó không ngăn họ sử dụng được, nó gây ra sự nhầm lẫn về việc liệu kết quả có khả quan hay không, làm chậm chẩn đoán.

Ô nhiễm hoặc suy thoái cũng có thể gây ra vấn đề. Những điều này có thể dẫn đến dương tính giả (khi ai đó không có virus nhưng xét nghiệm cho biết họ làm) hoặc âm tính giả (khi ai đó có virusnhưng xét nghiệm cho biết họ không có virus).

Một hạn chế lớn cuối cùng của loại thử nghiệm này là nó chỉ có thể cho bạn biết nếu ai đó có virus tại thời điểm thử nghiệm. Nó không thể cho chúng ta biết họ đã bị nhiễm virus hay chưa nhưng sau đó đã phục hồi trước khi thử nghiệm. Điều này khá hữu ích để biết, vì nếu ai đó bị nhiễm virus và đã phục hồi, họ sẽ miễn nhiễm với việc bắt lại nó (ít nhất là trong một thời gian).

Tương lai…

Một loại xét nghiệm có thể cho chúng ta biết liệu ai đó đã từng nhiễm virus trước đó là xét nghiệm dựa trên kháng thể. Cơ thể bạn sản xuất kháng thể để chống lại nhiễm trùng. Những kháng thể này tồn tại trong máu của bạn trong một thời gian sau khi bị nhiễm trùng và các xét nghiệm có thể phát hiện ra chúng. 

Hiện tại, một số công ty đang nghiên cứu xét nghiệm kháng thể đối với virus SARS-CoV-2 và dự kiến ​​rằng chúng sẽ được triển khai nhanh chóng sau khi chúng có sẵn.

Có những thử nghiệm khác cũng có thể hữu ích. Một loại khác tìm kiếm các protein cụ thể trên bề mặt của virus. Chúng nhanh hơn xét nghiệm PCR, nhưng cũng kém nhạy hơn, do đó có nhiều khả năng cho kết quả không chính xác.

Tổ chức Y tế Thế giới đã nhấn mạnh tầm quan trọng của xét nghiệm như là một phần của phản ứng trên toàn thế giới đối với đại dịch COVID-19. Có sự thay đổi đáng kể về số lượng thử nghiệm được thực hiện ở các quốc gia khác nhau. Trung Quốc và Hàn Quốc đều đã chạy khoảng 300.000 bài kiểm tra, trong khi Vương quốc Anh và Hoa Kỳ chỉ chạy 50.000 và 40.000 tương ứng. 

Thử nghiệm ít hơn có nghĩa là khó theo dõi sự lây lan của nhiễm trùng và cách ly và theo dõi các tiếp xúc của người bị nhiễm bệnh.

Lời khuyên cho bạn

Cho đến khi khả năng kiểm tra tăng lên và nhiều loại xét nghiệm trở nên khả dụng, các quốc gia đang khuyên công dân của họ nên tự cách ly nếu họ nghĩ rằng họ có thể có các triệu chứng của virus.

Một số người chỉ có thể biết chắc chắn rằng họ đã nhiễm virus một khi đã có xét nghiệm kháng thể, nhưng làm theo lời khuyên này và rằng cách xa xã hội là cách tốt nhất để ngăn chặn sự lây lan của nó.

Hãy nhớ rằng, mặc dù bạn có thể không thuộc một trong những nhóm có nguy cơ bị biến chứng nghiêm trọng hoặc tử vong do virus, hành động của bạn có thể khiến bạn không truyền nó cho người khác. Và thực sự, ở trong nhà của bạn trong một vài tuần dường như là một cái giá nhỏ phải trả để cứu một cuộc sống.

Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau nó nhé!

Tham khảo Zing, Wired, The bumbling biochemist, Compound Interest, và Ourworldindata.