New nanotech to detect cancer early | Joshua Smith

Translator: Thành Phạm Reviewer: Nguyen Cao

"You have cancer."

"Bạn bị ung thư".

Sadly, about 40 percent of us will hear those three words within our lifetime,

Thật đáng buồn, 40% trong số chúng ta sẽ nghe câu này trong đời,

and half will not survive.

và nửa đó sẽ không qua khỏi. Nghĩa là...

This means that two out of five of your closest friends and relatives

cứ 2 trong 5 bạn bè và người thân của bạn

will be diagnosed with some form of cancer,

bị chẩn đoán mắc một loại ung thư nào đó,

and one will die.

và một người sẽ chết.

Beyond the physical hardships,

Bên cạnh các đau đớn thể chất

roughly one-third of cancer survivors here in the US

khoảng 1 phần 3 số người sống sót sau ung thư tại nước Mĩ

will go into debt from treatment.

rơi vào nợ nần vì chi phí chữa trị.

And they're at least two and a half times more likely to declare bankruptcy

Và những người này có khả năng bị phá sản cao hơn 2.5 lần so với những

than those without cancer.

người không mắc ung thư.

This disease is pervasive.

Căn bệnh này là phổ biến.

It's emotionally draining

Nó làm suy sụp cảm xúc

and, for many,

và, với nhiều người,

financially destructive.

hủy diệt điều kiện tài chính.

But a cancer diagnosis doesn't have to be a death sentence.

Nhưng một chẩn đoán mắc ung thư không có nghĩa là một bản án tử.

Finding cancer early,

Tìm thấy ung thư sớm,

closer its genesis,

khi nó mới bắt đầu,

is one of the critical factors to improving treatment options,

là một yếu tố tối quan trọng để cải thiện các phương pháp điều trị,

reducing its emotional impact

giảm sự suy sụp tâm lí

and minimizing financial burdens.

và giảm thiểu gánh nặng tài chính.

Most importantly,

Quan trọng nhất,

finding cancer early --

tìm ra ung thư sớm--

which is one of the primary aims of my research --

là một trong những một tiêu chính trong nghiên cứu của tôi--

greatly enhances your odds of survival.

để cải thiện nhiều khả năng sống sót của bạn.

If we just look at the case of breast cancer for example,

Nếu chúng ta nhìn vào một ví dụ về ung thư vú,

we find that those who are diagnosed and treated at stage one

ta thấy những người được chẩn đoán và chữa trị trong giai đoạn 1

have a five-year survival rate of nearly 100 percent --

có tỉ lệ sống sót trong 5 năm gần như là 100%--

odds that decrease to just 22 percent if treated at stage four.

tỉ lệ này giảm xuống chỉ còn 22% nếu chữa trị tại gian đoạn 4. Và có

And similar trends are found for colorectal and ovarian cancer.

xu hướng tương tự cho 2 loại ung thư: đại trực tràng và buồng trứng.

Now, we're all aware that an early diagnosis that is accurate

Bây giờ, chúng ta được biết rằng một sự chẩn đoán sớm và chính xác

is critical for survival.

là tối quan trọng để sống sót.

The problem is that many cancer diagnostic tools are invasive,

Vấn đề là nhiều công cụ chẩn đoán ung thư phải xâm nhập cơ thể,

costly,

đắt tiền,

often inaccurate

thường không chính xác.

and they can take an agonizing amount of time to get the results back.

và chúng có thể mất nhiều thời gian để nhận được kết quả.

Still worse, when it comes to some forms of cancer,

Tệ hơn, khi dùng cho 1 số loại ung thư,

such as ovarian, liver or pancreatic cancer,

như ung thư buồng trứng, gan hay tuyến tụy,

good screening methods simply don't exist,

thì đơn giản là không có phương pháp sàng lọc tốt nào,

meaning that often people wait until physical symptoms surface,

nghĩa là mọi người thường đợi đến khi có triệu chứng rõ ràng,

which are themselves already indicators of late-stage progression.

mà chúng lại là những dấu hiệu cho thấy bệnh đã ở giai đoạn cuối.

Like a tornado strike in an area without an early warning system,

Như một cơn bão đổ bộ vào một khu vực mà không có hệ thống cảnh báo sớm,

there is no alarm to warn,

không có dấu hiệu cảnh báo,

for the danger is already at your doorstep

cho sự nguy hiểm ở ngay trước mắt bạn

when your odds of survival are greatly reduced.

khi khả năng sống sót của bạn bị giảm mạnh.

Having the convenience and accessibility of regular screening options

Có sự tiện lợi và khả năng tiếp cận các phương án sàng lọc thông thường

that are affordable, noninvasive and could provide results much sooner,

giá rẻ, không xâm lấn cơ thể và có thể cho kết quả sớm hơn,

would provide us with a formidable weapon in the fight against cancer.

điều này sẽ cho chúng ta một vũ khí lợi hại trong cuộc chiến với ung thư.

An early warning would allow us to get out ahead of the disease

Một sự cảnh báo sớm sẽ cho phép chúng ta đi trước căn bệnh

instead of merely following in its relentless wake.

thay vì chi theo dỗi diễn biến trỗi dậy của nó.

And this is exactly what I've been doing.

Đây chính xác là những gì tôi đang làm.

For the past three years, I've been developing technologies

Trong 3 năm qua, tôi đã và đang phát triển các kĩ thuật

that could ultimately aid clinicians

có thể hỗ trợ bác sĩ

with rapid, early-stage cancer diagnostics.

với sự chẩn đoán ung thư sớm và thường xuyên.

And I've been fueled by a deep scientific curiosity,

Và tôi được tiếp sức bởi sự tò mò sâu sắc với khoa học,

and a passion to change these statistics.

và một niềm đam mê thay đổi các số liệu thống kê này.

Last year however,

Dù vậy, cuối năm trước,

this fight became much more personal

cuộc chiến trở nên cá nhân hóa hơn

when my wife was diagnosed with breast cancer.

khi vợ tô bị chẩn đoán mắc ung thư vú.

It was an experience that added a strong and unexpected emotional dimension

Đó là một trải nghiệm đã thêm những cảm xúc mạnh mẽ và không mong muốn

to these efforts.

vào những nỗ lực này.

I know firsthand how life-altering treatment can be,

Tôi tận mắt chứng kiến sự điều trị thay đổi cuộc sống như thế nào,

and I'm keenly aware of the emotional havoc

và tôi cảm nhận sâu sắc sự tàn phá cảm xúc

that cancer can wreak on a family,

mà ung thư có thể gây ra cho một gia đình,

which in our case included our two young daughters.

trong trường hợp của chúng tôi gồm cả 2 cô con gái nhỏ.

Because we found it early during a routine mammogram,

Vì chúng tôi tìm ra bệnh sớm trong buỗi chụp quang tuyến vú định kì

we were able to focus primarily on treatment options

chúng tôi có thể tập trung vào phương pháp chữa trị cho

for the localized tumor,

cho các khối u,

reaffirming to me how important an early diagnosis is.

tái khẳng định với tôi sự quan trọng của chẩn đoán sớm.

Unlike other forms of cancer,

Khác các loại ung thư khác,

mammograms do offer an early-stage screening option for breast cancer.

chụp quang tuyến vú cung cấp một lựa chọn sàng lọc sớm cho ung thư vú.

Still, not everyone has this done,

Nhưng, không phải ai cũng làm điều này,

or they may develop breast cancer

hoặc họ đã mắc ung thư vú,

before the middle age recommendation for having a mammogram.

trước khi được khuyến cáo chụp quang tuyến vú ở tuổi trung niên.

So, there's still a lot of room for improvement,

Vậy, vẫn còn rất nhiều thứ để cải thiện

even for cancers that do have screening options,

trong cả các loại ung thư đã có cách sàng lọc,

and, of course, considerable benefits for those that don't.

và, tất nhiên là lợi ích rất lớn cho các loại không có.

A key challenge then for cancer researchers

Một thách thức then chốt trong nghiên cứu ung thư

is to develop methods

là phát triển phương pháp

that make regular screening for many types of cancers

để việc sàng lọc thường xuyên nhiều loại ung thư khác nhau

much more accessible.

trở nên dễ tiếp cận hơn.

Imagine a scenario where during your regular checkup,

Tưởng tượng một tình huống, trong cuộc kiểm tra định kì của bạn,

your doctor can take a simple, noninvasive urine sample,

bác sĩ có thể thực hiện một xét nghiệm nước tiểu đơn giản, không xâm lấn,

or other liquid biopsy,

hoặc các loại dịch khác,

and present you with the results before you even leave the doctor's office.

và cho bạn kết quả trước cả khi bạn rời phòng khám.

Such a technology could dramatically reduce the number of people

Giống như một công nghệ có thể giảm đáng kể số lượng người

who slip through the net of an early-stage cancer diagnosis.

bị bỏ sót trong một cuộc chẩn đoán ung thư sớm.

My research team of engineers and biochemists

Nhóm nghiên cứu của tôi gồm các kỹ sư và nhà sinh học

is working on exactly this challenge.

đang thật sự nghiên cứu về vấn đề này.

We're working on ways to frequently activate an early-stage cancer alarm

Chúng tôi tìm cách để thường xuyên kích hoạt cảnh báo ung thư sớm

by enabling regular screenings that would start when a person is healthy

thông qua cho phép các sàng lọc đơn giản bắt đầu khi một người còn khỏe mạnh

so that action could be taken to stop cancer the moment it emerges,

và hành động đó có thể chặn ung thư vào thời điểm nó xuất hiện

and before it can progress beyond its infancy.

và trước khi

nó có thể tiến triển ra khỏi thời kì tiền phát.

The silver bullet in this case are tiny vesicles,

"Viên đạn bạc" trong trường hợp này là các bao nang nhỏ

little escape pods regularly shed by cells called exosomes.

"khoang thoát hiểm tí hon" thường rụng khỏi tế bào gọi là exosome.

Exosomes are important biomarkers

Exosome là chỉ thị sinh học quan trọng

that provide an early-warning system for the development of cancer.

có thể cung cấp sự cảnh báo sớm về sự phát triển của ung thư.

And because they're abundantly present in just about every bodily fluid,

Và vì nó có rất nhiều trong bất kì loại dịch cơ thể nào,

including blood, urine and saliva,

bao gồm máu, nước tiểu, nước bọt,

they're extremely attractive for noninvasive liquid biopsies.

chúng vô cùng hấp dẫn cho phương pháp sinh thiết dịch lỏng không xâm lấn.

There's just one problem.

Đây chỉ mới là 1 vấn đề.

An automated system for rapidly sorting these important biomarkers

1 hệ thốnng tự động để phân loại nhanh các chỉ thị sinh học quan trọng này

is not currently available.

hiện nay không có.

We've created a technology that we call nano-DLD

Chúng tôi tạo ra một công nghệ gọi là nano-DLD

that is capable of precisely this:

có khả năng chính xác này:

automated exosome isolation

tự động cô lập exosome

to aid rapid cancer diagnostics.

để hỗ trợ nhanh chóng trong chẩn đoán ung thư.

Exosomes are the newest early-warning weapon, if you will,

Exosome là vũ khí cảnh báo sớm nhất, nếu ban có,

to emerge on the liquid biopsy front.

nổi trên mặt sinh thiết dịch lỏng.

And they're really, really small.

Và chúng rất, rất nhỏ.

They measure just 30 to 150 nanometers in diameter.

Chúng chỉ có đường kính từ 30 đến 150 nanomet.

This is so tiny

Chúng thật sự nhỏ bé

that you could fit about a million of them into a single red blood cell.

mà bạn có đưa 1 triệu exosome vào 1 tế bào hồng cầu.

That's roughly the difference between a golf ball

Giống như sự khác biệt giữa 1 quả bóng golf

and a fine grain piece of sand.

và một hạt cát mịn.

Once thought to be little bins for unwanted cellular waste,

Cần phải có các "thùng rác" nhỏ cho các chất thải không mong muốn từ tế bào,

it has been found that cells actually communicate

và điều đã được tìm thấy là tế bào thật sự giao tiếp với nhau

by producing and absorbing these exosomes

bằng cách sản xuất và hấp thụ exosome,

which contain surface receptors,

những thế chứa những thụ thể bề mặt,

proteins and other genetic material collected from their cell of origin.

protein và các vật liệu di truyền khác được thu thập từ tế bào gốc của chúng.

When absorbed by a neighboring cell,

Khi bị hấp thụ bởi một tế bào lân cận,

exosomes release their contents into the receiving cell,

exosome giải phóng những gì chúng có vào tế bào nhận,

and can set in motion fundamental changes in gene expression --

và có thể cài đặt một số vận động thay đổi cơ bản trong gen--

some good,

một vài thay đổi là tốt,

and this is where cancer comes in,

và đây là nơi ung thư sinh ra,

some bad.

vài cái là xấu.

Because they are clothed in the material of the mother cell,

Vì chúng được bao bọc trong vật chất của tế bào mẹ,

and contain a sample of its environment,

và chứa một mẫu của môi trường của nó,

they provide a genetic snapshot of that cell's health and its origin.

chúng cung cấp một bức ảnh về sức khỏe tế bào đó và nguyên bản của chúng.

All of these qualities make exosomes invaluable messengers

Những tính chất này biến exosome thành "người truyền tin" vô giá

that potentially allow physicians

có thể cho phép bác sĩ

to eavesdrop on your health at the cellular level.

kiểm tra sức khỏe của bạn ở cấp độ tế bào.

To catch cancer early, however,

Dù vậy, để bắt được ung thư sớm

you have to frequently intercept these messages

thường xuyên đón đầu các thông điệp này

to determine when cancer-causing troublemakers within your body

để xác định khi nào ung thư "gây rối" trong cơ thể bạn

decide to start staging a coup,

và tiến hành "đảo chính",

which is why regular screening is so critical

đó là lý do sàng lọc thường xuyên là rất quang trọng và

and why we're developing technologies to make this possible.

vì sao chúng tôi phát triển công nghệ này để làm nó khả thi.

While the first exosome-based diagnostics emerged on the market just this year,

Khi các phương pháp chuẩn đoán đầu tiên dựa vào exosome nổi lên, mới năm nay thôi

they are not yet part of mainstream healthcare options.

chúng không phải là một phần của các lựa chọn y tế chính.

In addition to their recent emergence,

Hơn nữa trong sự nổi lên của chúng,

another factor that's limiting their widespread adoption

có một điều khác hạn chế sự áp dụng rộng rãi của chúng.

is that currently, no automated exosome isolation system exists

đó là hiện tại chưa tồn tại hệ thống tự động cô lập exosome

to make regular screening economically accessible.

để sàng lọc thường xuyên trở nên dễ tiếp cận và hiệu quả về kinh tế.

The current gold standard for exosome isolation

Tiêu chuẩn vàng hiện nay để cô lập exosome

includes ultracentrifugation,

bao gồm siêu li tâm

a process requiring expensive laboratory equipment,

một quá trình đòi hỏi thiết bị thí nghiệm đắt tiền,

a trained lab tech

một phòng lab công nghệ

and about 30 hours of time to process a sample.

và 30 giờ để xử lí một mẫu.

We've come up with a different approach for achieving automated exosome isolation

Chúng ta sẽ đến một cách tiếp cận khác để đạt được sự cô lập exosome tự động từ

from a sample such as urine.

một mẫu thử ví dụ nước tiểu.

We use a chip-based, continuous flow separation technique

Chúng tôi dùng kỹ thuật tách dòng liên tục dựa trên chip

called deterministic lateral displacement.

là 'chuyển bên xác định' (deterministic lateral displacement).

And we have done with it

Chúng tôi đã hoàn tất nó

what the semiconductor industry has done so successfully for the past 50 years.

đều mà công nghiệp bán dẫn đã làm rất thành công trong 50 năm qua.

We shrunk the dimensions of this technology

Chúng tôi giảm bán kính của công nghệ này

from the micron scale to the true nanoscale.

từ cỡ micromet xuống kích cỡ nano thật sự.

So how does it work?

Vậy nó hoạt động thế nào?

In a nutshell,

Tóm lại là,

a set of tiny pillars separated by nanoscopic gaps

một tập hợp các trụ nhỏ ngăn cách bởi các khoảng trống có kích thước nano được

are arranged in such a way

xếp theo cách nào đó để

that the system divides the fluid into streamlines,

hệ thống chia các dịch theo cách hợp lí

with the larger cancer-related nanoparticles being separated

với cách hạt nano có liên quan nhiều đến ung thư bị tách ra

through a process of redirection from the smaller, healthier ones,

thông qua quá trính chuyển hướng từ thành phần nhỏ hơn, lành mạnh hơn.

which can in contrast

thứ tương phản với các hạt trên

move around the pillars in a zigzag-type motion

di chuyển dạng zigzag xung quanh các trụ

in the direction of fluid flow.

trong hướng chảy của dòng dịch.

The net result is a complete separation of these two particle populations.

Kết quả là sự chia tách hoàn toàn của 2 quần thể hạt này.

You can visualize this separation process

Bạn có thể hình dung quá trình chia tách này

similar to traffic on a highway that separates into two roads,

tương tự tình hình giao thông trên 1 xa lộ chia thành 2 hướng,

with one road going into a low-clearance tunnel under a mountain,

với 1 hướng đi vào đường hầm thấp nằm bên dưới 1 ngọn núi,

and the other road going around it.

và hướng kia đi vòng qua nó (ngọn núi).

Here, smaller cars can go through the tunnel

Ở đây, xe nhỏ hơn có thể đi qua đường hầm

while larger trucks, carrying potentially hazardous material,

trong khi các xe tải lớn hơn có thể chở chất liệu nguy hiểm

are forced to take the detour route.

bị buộc phải đi đường vòng.

Traffic is effectively separated by size and contents

Giao thông được phân chia một cách hiệu quả dựa vào kích cỡ và hàng hóa

without impeding its flow.

mà không cản trở dòng chảy của nó.

And this is exactly how our system works on a much, much smaller scale.

Đây chính xác là cách hệ thống chúng tôi hoạt động ở một tỉ lệ nhỏ hơn nhiều.

The idea here is that the separation process for screening

Ý tưởng ở đây là sự chia tách cho sàng lọc

could be as simple as processing a sample of urine, blood or saliva,

có thể đơn giản khi thực hiện cho 1 mẫu như nước tiểu, máu hay nước bọt,

which is a near-term possibility within the next few years.

có thể thành hiện thực trong vài năm tới.

Ultimately, it could be used to isolate and detect target exosomes

Cuối cùng, nó có thể dùng để cô lập và phát hiện exosome mục tiêu

associated with a particular type of cancer,

có liên quan đến từng loại ung thư cụ thể, cảm nhận và

sensing and reporting their presence within minutes.

báo cáo về sự có mặt của nó trong vài phút.

This would make rapid diagnostics virtually painless.

Cái này có thể giúp sự chẩn đoán diễn ra nhanh và hầu như không đau.

Broadly speaking,

Nói rộng ra,

the ability to separate and enrich biomarkers

khả năng có thể chia tách và làm giàu chỉ thị sinh học

with nanoscale precision in an automated way,

với sự chính xác ở cấp độ nano một cách tự động,

opens the door to better understanding diseases such as cancer,

mở ra cánh cửa để hiểu hơn về các loại bệnh ví dụ ung thư,

with applications ranging from sample preparation to diagnostics,

với khả năng ứng dụng từ chuẩn bị mẫu đến chẩn đoán,

and from drug resistance monitoring to therapeutics.

và từ giám sát sự kháng thuốc đến liệu pháp.

Even before my wife's bout with cancer,

Thậm chí trước khi vợ tôi bị ung thư,

it was a dream of mine to facilitate the automation of this process --

đó là một giấc mơ của tôi, tạo điều kiện tự động hóa cho quá trình này--

to make regular screening more accessible,

để sàng lọc thường xuyên dễ tiếp cận hơn,

similar to the way Henry Ford made the automobile accessible

giống như cách Henry Ford làm xe ô tô trở nên dễ tiếp cận

to the general population

với những người dân bình thường

through development of the assembly line.

thông qua sự phát triển của dây chuyền lắp ráp.

Automation is the key to accessibility.

Tự động là chìa khóa cho sự tiếp cận.

And in the spirit of the Hoover dream,

Tinh thần trong các giấc mơ của Hoover,

"a chicken in every pot and a car in every garage,"

"một con gà mọi cái nồi và 1 chiếc ô tô trong mọi garage".

we're developing a technology

Tôi đang phát triển công nghệ

that could ultimately place an early-warning cancer detection system

mà cuối cùng có thể cung cấp hệ thống cảnh báo sớm ung thư

in every home.

đến mọi nhà.

This would allow every man, woman and child

Điều này cho mọi người phụ nữ và trẻ em

the opportunity to be regularly tested while they're still healthy,

cơ hội kiểm tra thường xuyên ngay khi họ còn khỏe mạnh,

catching cancer when it first emerges.

bắt được ung thư khi nó mới bắt đầu.

It is my hope and dream

Nó là hy vọng và mơ ước của tôi

to help people around the world avoid the high costs --

để giúp mọi người trên thế giới tránh được cái giá đắt --

physical, financial and emotional --

và tài chính, sức khỏe và cảm xúc --

điều bệnh nhân ung thư hiện nay phải đối mặt,

faced by today's cancer patients,

hardships that I'm well acquainted with.

sự gian khổ mà tôi biết rất rõ.

I'm also happy to report that because we caught my wife's cancer early,

Tôi cũng vui mừng thông báo vợ tôi được chẩn đoán ung thư sớm

her treatment was successful,

nên cô ấy điều trị thành công,

and she is now, thankfully, cancer-free.

Và cô ấy giờ, may mắn, đã khỏi ung thư.

(Applause)

( Vỗ tay)

It is an outcome that I would like to see for everyone with a cancer diagnosis.

Đó là kết quả mà tôi muốn thấy với mọi người bị chẩn đoán mắc ung thư.

With the work that my team has already done

Với công việc nhóm của tôi đã hoàn thành

on separation of nanoscale biomarkers

trong sự chia tách chỉ thị sinh học ở cấp độ nano

for rapid, early-stage cancer diagnostics,

cho sự chẩn đoán ung thư nhanh vào giai đoạn sớm.

I am optimistic that within the next decade,

Tôi rất lạc quan rằng trong vài thập kỉ nữa

this type of technology will be available,

công nghệ này sẽ có thể

helping protect our friends, our family and future generations.

giúp bảo vệ bạn bè, gia đình và các thế hệ sau của chúng ta.

Even if we are so unlucky as to be diagnosed with cancer,

Thậm chí khi chúng ta không may bị chẩn đoán mắc ung thư,

that early-stage alarm will provide a strong beacon of hope.

sự cảnh báo sớm đó sẽ là ngọn hải đăng mạnh mẽ về hy vọng.

Thank you.

Cám ơn.

(Applause)

(Vỗ tay)