Could a breathalyzer detect cancer? - Julian Burschka

Translator: Yen Nhi Ta Nguyen Reviewer: Khanh Phan

How is it that a breathalyzer can measure the alcohol content in someone’s blood,

Máy đo nồng độ cồn trong khí thở hoạt động như thế nào để đo nồng độ cồn trong máu,

hours after they had their last drink, based on their breath alone?

nhiều giờ sau khi một người uống rượu, mà chỉ dựa vào hơi thở của người đó?

Exhaled breath contains trace amounts of hundreds, even thousands,

Hơi thở ra chứa hàm lượng của hàng trăm, thậm chí hàng ngàn

of volatile organic compounds:

hợp chất dễ bay hơi hữu cơ:

small molecules lightweight enough to travel easily as gases.

những phân tử nhỏ và nhẹ đủ để lơ lửng như chất khí.

One of these is ethanol, which we consume in alcoholic drinks.

Một trong số đó là ethanol, chất chúng ta dùng trong đồ uống có cồn.

It travels through the bloodstream to tiny air sacs in the lungs,

Nó đi xuyên qua dòng máu đến những túi khí nhỏ trong phổi,

passing into exhaled air at a concentration 2,000 times lower,

và tồn tại trong hơi thở ra với nồng độ trung bình thấp hơn 2,000 lần

on average, than in the blood.

so với trong máu.

When someone breathes into a breathalyzer,

Khi một người thổi vào cồn kế,

the ethanol in their breath passes into a reaction chamber.

ethanol trong hơi thở của họ đi vào khoang phản ứng.

There, it’s converted to another molecule, called acetic acid,

Ở đó, nó được chuyển thành phân tử khác, gọi là acetic acid,

in a special type of reactor that produces an electric current during the reaction.

trong một lò phản ứng đặc biệt có khả năng tạo ra dòng điện suốt phản ứng.

The strength of the current indicates the amount of ethanol

Độ mạnh của dòng điện chỉ ra lượng ethanol trong mẫu khí,

in the sample of air, and by extension in the blood.

và từ đó suy ra nồng độ trong máu.

In addition to the volatile organic compounds like ethanol

Ngoài những chất hữu cơ dễ bay hơi như ethanol

we consume in food and drink,

mà chúng ta dùng trong đồ ăn và thức uống,

the biochemical processes of our cells produce many others.

những phản ứng sinh hóa của cơ thể người cũng sản sinh nhiều chất như vậy.

And when something disrupts those processes, like a disease,

Và khi có điều gì đó làm gián đoạn những phản ứng này, bệnh tật chẳng hạn,

the collection of volatile organic compounds in the breath

lượng chất hữu cơ dễ bay hơi tích tụ trong hơi thở

may change, too.

cũng sẽ thay đổi.

So could we detect disease by analyzing a person’s breath,

Vậy liệu chúng ta có thể phát hiện bệnh bằng cách phân tích hơi thở bệnh nhân,

without using more invasive diagnostic tools

mà không cần tới những phương pháp chẩn đoán xâm lấn khác

like biopsies, blood draws, and radiation?

như sinh thiết, lấy máu và phóng xạ không?

In theory, yes,

Theo lý thuyết là có,

but testing for disease is a lot more complicated than testing for alcohol.

nhưng xét nghiệm bệnh phức tạp hơn nhiều so với thử nồng độ cồn.

To identify diseases,

Để phát hiện bệnh,

researchers need to look at a set of tens of compounds in the breath.

những nhà nghiên cứu phải xem một bộ mười chất trong hơi thở.

A given disease may cause some of these compounds

Một bệnh nào đó có thể làm nồng độ vài chất trong số đó tăng hoặc giảm,

to increase or decrease in concentration, while others may not change—

trong khi những chất khác không thay đổi.

the profile is likely to be different for every disease,

Kết quả mô tả có thể sẽ khác nhau trong mỗi bệnh,

and could even vary for different stages of the same disease.

hoặc thậm chí khác nhau trong từng giai đoạn của một bệnh.

For example, cancers are among the most researched candidates

Ví dụ, ung thư là bệnh được nghiên cứu nhiều nhất

for diagnosis through breath analysis.

trong việc chẩn đoán bằng phân tích hơi thở.

One of the biochemical changes many tumors cause

Một trong những thay đổi sinh hóa mà các khối u gây ra

is a large increase in an energy-generating process

là làm tăng một lượng lớn các phản ứng tạo năng lượng

called glycolysis.

gọi là đường phân.

Known as the Warburg Effect,

Được biết tới như hiệu ứng Warburg,

this increase in glycolysis results in an increase of metabolites like lactate

sự tăng các phản ứng đường phân làm tăng các chất chuyển hóa như lactate

which in turn can affect a whole cascade of metabolic processes

sau đó sẽ ảnh hưởng đến cả một chuỗi những quá trình chuyển hóa khác

and ultimately result in altered breath composition,

và cuối cùng dẫn đến thay đổi thành phần khí thở ra,

possibly including an increased concentration of volatile compounds

có thể bao gồm cả tăng nồng độ các chất dễ bay hơi

such as dimethyl sulfide.

ví dụ như dimethyl sulfide.

But the Warburg Effect is just one potential indicator of cancerous activity,

Nhưng hiệu ứng Warburg chỉ là một dấu hiệu tiềm năng của ung thư,

and doesn’t reveal anything about the particular type of cancer.

chứ không thể tiết lộ gì thêm về loại ung thư cụ thể.

Many more indicators are needed to make a diagnosis.

Phải cần rất nhiều các dấu hiệu khác để đưa ra chẩn đoán.

To find these subtle differences,

Để tìm những khác biệt nhỏ ấy,

researchers compare the breath of healthy people

các nhà nghiên cứu so sánh hơi thở của người bình thường

with the breath of people who suffer from a particular disease

với người bị một bệnh nhất định

using profiles based on hundreds of breath samples.

bằng việc sử dụng những mô tả dựa trên hàng trăm mẫu hơi thở.

This complex analysis requires a fundamentally different,

Phân tích phức tạp này cần một loại cảm biến khác biệt,

more versatile type of sensor from the alcohol breathalyzer.

và đa năng hơn máy đo nồng độ cồn trong khí thở.

There are a few being developed.

Một số loại cảm biến đã được phát triển.

Some discriminate between individual compounds

Một vài trong số đó phân biệt các chất riêng biệt

by observing how the compounds move through a set of electric fields.

bằng việc quan sát cách chúng di chuyển qua một bộ điện trường.

Others use an array of resistors made of different materials

Số khác sử dụng một dãy điện trở làm từ những vật liệu khác nhau

that each change their resistance when exposed to a certain mix

mà mỗi loại thay đổi giá trị điện trở khi tiếp xúc với một hỗn hợp nhất định

of volatile organic compounds.

của các chất hữu cơ dễ bay hơi.

There are other challenges too.

Nhưng vẫn còn những thách thức khác.

These substances are present at incredibly low concentrations—

Những chất này xuất hiện với nồng độ rất thấp,

typically just parts per billion,

thường chỉ vài phần tỷ,

much lower than ethanol concentrations in the breath.

thấp hơn nhiều so với ethanol trong hơi thở.

Compounds’ levels may be affected by factors other than disease,

Nồng độ của các chất có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác ngoài bệnh,

including age, gender, nutrition, and lifestyle.

bao gồm tuổi tác, giới tính, dinh dưỡng và lối sống.

Finally, there’s the issue

Cuối cùng, vấn đề là phân biệt

of distinguishing which compounds in the sample

chất nào trong mẫu hơi là được sản sinh từ cơ thể bệnh nhân

were produced in the patient’s body

and which were inhaled from the environment

và chất nào là do hít vào từ môi trường bên ngoài

shortly before the test.

ngay trước khi làm thử nghiệm.

Because of these challenges, breath analysis isn’t quite ready yet.

Vì những thách thức này mà phân tích hơi thở vẫn chưa hoàn chỉnh.

But preliminary clinical trials on lung, colon,

Nhưng những thử nghiệm lâm sàng sơ bộ trên ung thư phổi, đại tràng,

and other cancers have had encouraging results.

và các cơ quan khác đã cho những kết quả đáng khích lệ.

One day, catching cancer early might be as easy as breathing in and out.

Ngày nào đó, phát hiện ung thư sớm sẽ dễ dàng như hít vào và thở ra.