Đối với nhiều người, câu chuyện về Viện Y tế Quốc gia (NIH) là về nghiên cứu y sinh—hỗ trợ và tiến hành nghiên cứu về hoạt động bên trong của tế bào và hệ thống sinh học, hiểu rõ hơn về bệnh tật và phát triển các liệu pháp mới. Và quả thực, thúc đẩy nghiên cứu y sinh là trọng tâm sứ mệnh của NIH.

Nhưng có một phần quan trọng khác trong câu chuyện của NIH thường bị đánh giá thấp: vai trò của nó trong phát triển công nghệ. Một loại máy quét PET mới mạnh mẽ đang được phát triển là một ví dụ lý tưởng về vai trò mà các viện NIH như viện của chúng tôi—NCI và Viện Kỹ thuật Sinh học và Hình ảnh Y sinh Quốc gia (NIBIB)—đóng vai trò trong việc giúp đưa các công nghệ mới liên quan đến nghiên cứu và chăm sóc bệnh nhân đến thị trường.

Máy quét PET mới này, sự phát triển đã nhận được hỗ trợ tài chính đáng kể từ NCI và NIBIB, được thiết kế để nhanh chóng cung cấp thông tin chi tiết về các mô trên toàn bộ cơ thể trong khi sử dụng lượng phóng xạ nhỏ hơn nhiều so với máy quét PET tiêu chuẩn. Các nhà nghiên cứu làm việc trong nỗ lực này—do Simon Cherry, Ph.D., và Ramsey Badawi, Ph.D., của Đại học California, Davis dẫn đầu—gần đây đã báo cáo rằng họ đang trên đà có nguyên mẫu hoạt động đầu tiên của tổng số này -máy quét PET (TB-PET) cơ thể hoàn thành vào năm tới.

Máy quét TB-PET sẽ biến đổi những gì có thể với hình ảnh PET, tạo ra một loạt các ứng dụng có thể thay đổi cơ bản quá trình phát triển thuốc và chăm sóc bệnh nhân, đặc biệt là đối với những người mắc bệnh ung thư.

Chắc chắn có rất nhiều việc phải làm trước khi sự chuyển đổi này trở thành hiện thực. Nhưng những tiến bộ đạt được cho đến nay không chỉ đáng khích lệ mà còn minh họa cho cách NIH có thể hỗ trợ đưa các công nghệ có khả năng biến đổi đến các phòng thí nghiệm nghiên cứu và bệnh viện trên khắp đất nước và thế giới.

Hỗ trợ dịch thuật và chuyển đổi

Những người quen thuộc với công việc của NIBIB có thể hiểu và đánh giá cao vai trò quan trọng của nó trong việc thúc đẩy sự phát triển của hình ảnh tiên tiến và các công nghệ khác. Từ góc độ bệnh tật, viện là bất khả tri: NIBIB thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ có thể cải thiện sức khỏe và hạnh phúc của mọi người, bất kể họ bị ung thư, bệnh tự miễn dịch hay bị tai nạn xe hơi nghiêm trọng.

Công việc đó mở rộng từ việc hỗ trợ phát triển các công nghệ mới để chụp ảnh với độ chi tiết chưa từng có bên trong cơ thể, giúp các ca phẫu thuật ít xâm lấn hơn và hiệu quả hơn, đồng thời thiết lập các mô hình nghiên cứu tiên tiến, v.v.

Một số người trong cộng đồng ung thư có thể không quen với việc NCI tham gia phát triển công nghệ. Mặc dù nó không phải là thứ luôn đi đầu và là trung tâm, nhưng nó là một phân khúc thích hợp được thiết lập tốt trong danh mục đầu tư của viện.

Ví dụ: các chương trình Nghiên cứu Đổi mới Doanh nghiệp Nhỏ và Nghiên cứu Chuyển giao Công nghệ của NCI có truyền thống mạnh mẽ giúp các doanh nghiệp nâng cao công nghệ và liệu pháp do các nhà nghiên cứu NCI phát triển hoặc đưa các công nghệ đổi mới của riêng họ, bao gồm các công cụ nghiên cứu mới và chẩn đoán tiên tiến, ra thị trường.

Chương trình Hình ảnh Ung thư (CIP) của NCI cũng là công cụ hỗ trợ phát triển các công nghệ mới. Một ví dụ là sự hỗ trợ của CIP đối với việc phát triển thiết bị chụp CT được thiết kế dành riêng cho nghiên cứu hình ảnh về phụ nữ có nguy cơ mắc bệnh ung thư vú cao, thiết bị này tạo ra hình ảnh 3D mà không cần phải ép ngực gây khó chịu.

Và CIP cũng hỗ trợ các thử nghiệm ban đầu và nghiên cứu quy định về fluciclovine F18 (Axumin®), một chất đánh dấu phóng xạ để sử dụng trong chụp PET, gần đây đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm phê duyệt để phát hiện tái phát ung thư tuyến tiền liệt.

Đối với cả hai viện của chúng tôi, sự hỗ trợ của TB-PET là một phần mở rộng hợp lý và thú vị về vai trò của chúng tôi trong việc thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ y tế mới.

Rủi ro cao, Phần thưởng cao

Vào năm 2015, NCI và NIBIB đã đồng ý tham gia với Văn phòng Giám đốc NIH để cung cấp kinh phí cần thiết để chuyển máy quét TB-PET sang giai đoạn nguyên mẫu. Các viện của chúng tôi đã có thể cung cấp sự hỗ trợ đó thông qua Giải thưởng Nghiên cứu Biến đổi của NIH.

Mặc dù các nhóm đầu tư mạo hiểm hoặc công nghiệp thường cung cấp hỗ trợ để hỗ trợ phát triển các công nghệ mới, nhưng các nhà đầu tư có thể miễn cưỡng hỗ trợ các dự án có rủi ro cao – ngay cả những dự án có hứa hẹn về TB-PET. Nhưng chính vì bản chất có khả năng đột phá của công nghệ PET mới này mà NCI và NIBIB đã đồng ý cùng nhau cung cấp kinh phí để hỗ trợ đề xuất tài trợ Giải thưởng Nghiên cứu Biến đổi do Tiến sĩ Badawi và các đồng nghiệp của ông đệ trình.

Nhóm nghiên cứu đã khởi động nỗ lực của họ, được gọi là EXPLORER, vào năm 2011. Trong những năm tiếp theo, họ đã đạt được tiến bộ quan trọng trong việc tạo ra thiết kế của máy quét và hiểu những gì cần thiết để biến TB-PET thành hiện thực.

Thiết bị mới này sẽ là một sự thay đổi lớn so với những gì có thể thực hiện được với máy quét PET hiện tại, vốn chỉ có thể chụp ảnh một phần nhỏ của cơ thể tại một thời điểm trong một quy trình có thể mất 20–30 phút và thường yêu cầu người được quét nằm yên. ở một vị trí không thoải mái trong toàn bộ quá trình quét.

Điểm mấu chốt của máy quét TB-PET là khả năng thu được nhiều hơn “tín hiệu” photon được giải phóng từ chất đánh dấu phóng xạ được tiêm vào cơ thể. Chính những công cụ theo dõi này cho phép máy quét PET tạo ra hình ảnh của các mô và quá trình tế bào. Máy quét TB-PET sẽ có một ống mở, dài 6 foot được gắn 560.000 cảm biến tiên tiến để thu các tín hiệu photon này.

Tiến sĩ Cherry và nhóm của ông ước tính rằng việc bắt tín hiệu mạnh mẽ này sẽ giảm thời gian quét xuống còn 30 giây hoặc ít hơn một cách đáng kinh ngạc—có nghĩa là chúng có thể được thực hiện mà bệnh nhân chỉ phải nín thở—đồng thời tăng khả năng phát hiện các khối u di căn rất nhỏ của máy quét. hoặc theo dõi xem một liệu pháp có đạt được mục tiêu đã định hay không, chỉ trích dẫn hai cách sử dụng tiềm năng.

Độ nhạy tăng lên này có nghĩa là sẽ cần liều lượng chất đánh dấu phóng xạ thấp hơn nhiều để quét, có khả năng giảm liều bức xạ cho bệnh nhân gần 40 lần.

Trên thực tế, khả năng thu tín hiệu mở rộng do TB-PET cung cấp có nghĩa là, trong một số trường hợp, việc cung cấp một liều chất đánh dấu phóng xạ duy nhất có thể đủ để quét theo dõi bệnh nhân vài ngày hoặc thậm chí vài tuần sau đó.

Việc giảm liều bức xạ đặc biệt quan trọng đối với những người đang điều trị ung thư—đặc biệt là trẻ em, những người đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi bức xạ gây tổn hại DNA. Do lo ngại về cả tác dụng phụ cấp tính và tác dụng phụ muộn (bao gồm cả ung thư thứ hai), các bác sĩ ung thư nhi khoa thường hạn chế sử dụng PET khi có thể, lựa chọn các tùy chọn hình ảnh ít nhạy cảm hơn trong một số trường hợp.

Liều bức xạ thấp hơn đáng kể có thể xảy ra với TB-PET sẽ làm giảm đáng kể rủi ro khi quét PET. Và thời gian quét nhanh có nghĩa là trẻ sơ sinh và trẻ mới biết đi bị ung thư—hoặc thực tế là bị nhiều tình trạng hoặc thương tích nghiêm trọng khác—sẽ không phải gây mê để tiến hành chụp PET (một quy trình cũng có một số rủi ro), mà thay vào đó có thể chỉ đơn giản là được quấn để giữ chúng nằm yên.

Tất nhiên, người lớn cũng có thể hưởng lợi từ việc giảm liều bức xạ và giảm thời gian quét. Ví dụ: quét trong 20–30 giây có nghĩa là không phải giơ cả hai tay lên trên đầu trong thời gian dài—một đề xuất đầy thách thức đối với nhiều người và đối với những người gặp khó khăn trong việc đứng yên, một đề xuất thường có thể làm giảm chất lượng hình ảnh.

Cam kết lâu dài

Khi cộng đồng nghiên cứu và ngành công nghiệp tiếp tục đi tiên phong trong việc phát triển các công nghệ tiên tiến, NCI, NIBIB và các viện NIH khác sẽ tiếp tục là một phần của quá trình đó.

Đối với máy quét TB-PET, chúng tôi vô cùng hy vọng rằng máy quét nguyên mẫu sẽ sẵn sàng vào năm 2018 và các nhà điều tra đang dẫn đầu quá trình phát triển máy quét này cũng như các cộng tác viên của họ có thể bắt đầu quá trình thử nghiệm cách sử dụng máy quét này tốt nhất để thúc đẩy nghiên cứu lâm sàng và chăm sóc bệnh nhân .

Chúng tôi được khuyến khích rất nhiều bởi những gì chúng tôi đã thấy cho đến nay. Và chúng tôi hy vọng rằng sự hỗ trợ của chúng tôi sẽ giúp mang lại một bước tiến thực sự mang tính chuyển đổi.