Phân tích máu bằng AI mở ra một cuộc cách mạng trong phát hiện ung thư sớm

Theo Giáo sư Dennis Lo Yuk-ming tại Đại học Trung văn Hồng Kông, người tiên phong trong lĩnh vực xét nghiệm trước sinh để phát hiện hội chứng Down, người dân Hồng Kông có thể sớm được hưởng lợi từ công nghệ tầm soát ung thư với chi phí phải chăng.

Trong vòng 3 năm tới, những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ AI hứa hẹn sẽ giúp phát hiện các khối u ác tính một cách dễ dàng và nhanh chóng hơn bao giờ hết.

Giáo sư Dennis Lo Yuk-ming chia sẻ rằng, AI đã và đang hỗ trợ các nhà nghiên cứu xác định các mô hình đặc biệt trong các đoạn gen được tìm thấy trong huyết tương. Đây là một cuộc cách mạng thực sự trong lĩnh vực di truyền biểu sinh học (epigenetics), ngành khoa học nghiên cứu về tác động của các yếu tố không di truyền lên gen.

Phương pháp sử dụng AI cho phép các nhà nghiên cứu giải mã các tín hiệu biểu sinh từ mẫu DNA mà không cần đến các phương pháp xử lý hóa học phức tạp. Điều này không chỉ giúp bảo toàn đến 90% vật liệu di truyền mà còn mở ra những hiểu biết sâu sắc hơn về cơ chế phát triển của ung thư.

"Nhóm của chúng tôi đã tự hỏi liệu có thể áp dụng một số phương pháp AI vốn được phát triển để nhận dạng khuôn mặt vào việc 'nhìn thấy' những dấu hiệu mà chúng tôi chưa thể phát hiện hay không. Và thật đáng ngạc nhiên, câu trả lời là có", Giáo sư Dennis Lo Yuk-ming chia sẻ.

Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Dennis Lo Yuk-ming tại Trung tâm Novostics thuộc Công viên Khoa học và Công nghệ Hồng Kông đã phát triển một hệ thống AI nội bộ dựa trên Mạng nơ-ron chập (Convolutional Neural Network) - một mô hình học sâu được thiết kế đặc biệt để nhận dạng hình ảnh.

Hơn thế nữa, với sự ra đời của các công cụ AI tạo sinh (generative AI) mạnh mẽ như ChatGPT, công ty cũng đã tích hợp kiến trúc mạng nơ-ron tiên tiến vào hệ thống của mình.

Giống như nhiều công ty y sinh tiên phong trong lĩnh vực khám phá, chẩn đoán và điều trị thuốc, Novostics đang tích cực ứng dụng AI vào công cuộc chống lại ung thư.

Tuy nhiên, cũng như nhiều công ty khác ở Hồng Kông và Trung Quốc đại lục, Novostics đang phải đối mặt với những thách thức không nhỏ trong việc tiếp cận sức mạnh tính toán do các lệnh hạn chế của Mỹ đối với việc tiếp cận chip AI tiên tiến.

Giáo sư Dennis Lo Yuk-ming cho biết: "May mắn thay, chúng tôi vẫn có một hệ thống vững chắc đã được phát triển qua nhiều năm. Trước những thách thức trong việc tiếp cận thế hệ chip Nvidia mới nhất, chúng tôi buộc phải tìm kiếm các nhà sản xuất khác có thể cung cấp những gì mình cần".

Nhóm nghiên cứu của Dennis Lo Yuk-ming đang tập trung phát triển các xét nghiệm phát hiện sớm ung thư, dựa trên phương pháp tương tự như công trình tiên phong của ông về việc sử dụng huyết tương thai phụ để sàng lọc hội chứng Down và các rối loạn di truyền khác.

Mục tiêu đầu tiên của ông Dennis Lo Yuk-ming là ung thư vòm họng (NPC), một dạng khối u phổ biến ở tỉnh Quảng Đông, miền nam Trung Quốc. Nhận thấy mối liên hệ nghi ngờ giữa căn bệnh này và virus Epstein-Barr, vào năm 2013, ông đã phát triển một xét nghiệm có khả năng phát hiện dấu vết của virus trong huyết tương.

Sau 4 năm thu thập 20.000 mẫu, nghiên cứu đã đưa ra kết luận vào tháng 7/2023 rằng, việc sàng lọc virus là một công cụ hiệu quả giúp phát hiện sớm ung thư, giảm tỷ lệ tử vong từ 40% xuống chỉ còn 3,7%. Hiện nay, xét nghiệm này đã được triển khai tại Hồng Kông với mức giá 1.500 đô la Hồng Kông (tương đương 192,5 USD).

"Mặc dù hệ thống y tế của Hồng Kông tương đối tiên tiến, nhưng trước khi xét nghiệm này ra đời, 75% bệnh nhân ung thư vòm họng chỉ được phát hiện ở giai đoạn muộn", Giáo sư Dennis Lo Yuk-ming cho biết.

Ông cũng nhấn mạnh rằng, AI đã mở ra khả năng phát hiện nhiều loại ung thư khác, ngay cả khi không có virus nào trực tiếp gây bệnh. "Tìm ra từng đột biến ung thư giống như săn lùng một hạt cát trong sa mạc nhưng AI đã giúp chúng tôi làm điều đó dễ dàng hơn bao giờ hết".

Sau khi phát triển xét nghiệm NPC, Cirina – công ty do Giáo sư Dennis Lo Yuk-ming sáng lập tại Hồng Kông đã sáp nhập vào năm 2017 với Grail, một công ty tại California (Mỹ) chuyên về phát hiện ung thư.

Kết quả của sự hợp nhất này là sự ra đời của xét nghiệm Galleri, giúp sàng lọc hơn 50 loại ung thư liên quan đến virus. Thành tựu này đã được tạp chí Time vinh danh là một trong những Phát minh tốt nhất năm 2022.

Năm 2021, Grail được gã khổng lồ công nghệ sinh học Illumina, có trụ sở tại San Diego mua lại với giá 8 tỷ USD. Hiện tại, xét nghiệm đa ung thư của Grail chỉ có mặt trên thị trường Mỹ với mức giá 949 USD, nhưng phần lớn chưa được các chương trình bảo hiểm y tế chi trả.

Không dừng lại ở đó, nhóm của Giáo sư Dennis Lo Yuk-ming đang tìm cách phát triển một phiên bản xét nghiệm có chi phí thấp hơn để tiếp cận Trung Quốc đại lục và các thị trường khác trên thế giới.

Novostics, công ty do ông sáng lập, đã tạo ra Fragma, một xét nghiệm có khả năng phát hiện các mảnh DNA của tế bào ung thư phổi và ung thư gan trong huyết tương và nước tiểu.

Để thương mại hóa công nghệ này, năm 2023, Giáo sư Dennis Lo Yuk-ming đã hợp tác với Prenetics Group, công ty niêm yết trên sàn giao dịch chứng khoán lớn nhất thế giới Nasdaq, có trụ sở tại Mỹ để thành lập liên doanh Insighta trị giá 200 triệu USD.

Tháng 10 năm 2023, gã khổng lồ công nghệ Tencent Holdings (Trung Quốc) đã đầu tư 30 triệu USD vào Insighta, định giá công ty khởi nghiệp này ở mức 200 triệu USD.

Có trụ sở tại Công viên Khoa học và Công nghệ Hồng Kông, Insighta hiện đang tiến hành các thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn với xét nghiệm Fragma tại Hồng Kông và Trung Quốc đại lục.

Mục tiêu cuối cùng của công ty là cung cấp xét nghiệm này với mức giá 200 USD, giúp mở rộng khả năng tiếp cận cho nhiều bệnh nhân hơn.

Một số sản phẩm khác, chẳng hạn như xét nghiệm ung thư gan, dự kiến sẽ được ra mắt trong vòng 2 đến 3 năm tới, Giáo sư Dennis Lo Yuk-ming cho biết. "Nếu chúng ta muốn đưa công nghệ này đến những khu vực có nguồn lực hạn chế, điều quan trọng nhất là phải làm cho chi phí trở nên hợp lý hơn".

Phan Văn Hòa