Các nhà khoa học Trung Quốc phát triển hệ thống lọc máu mang tên “hố đen”, có khả năng bắt giữ tế bào ung thư lưu hành trong máu. Thử nghiệm ban đầu cho thấy thiết bị khi kết hợp với hóa trị có thể làm chậm tái phát khối u, giảm di căn và kéo dài thời gian sống. 

Nghiên cứu do nhóm nhà khoa học thuộc Đại học Giao thông Thượng Hải cùng các đơn vị phối hợp thực hiện, được công bố ngày 2/11/2026 trên tạp chí Microsystems & Nanoengineering thuộc hệ thống xuất bản Nature. Công trình tập trung vào việc loại bỏ tế bào ung thư lưu hành trong máu - một trong những mắt xích liên quan đến quá trình tế bào ác tính lan từ khối u ban đầu đến các cơ quan khác.

Thiết bị sử dụng kháng thể để "bắt giữ" tế bào ung thư

Trong quá trình phát triển bệnh, một số tế bào ung thư có thể tách khỏi khối u nguyên phát, xâm nhập vào mạch máu hoặc hệ bạch huyết rồi di chuyển đến những vị trí khác trong cơ thể. Nếu sống sót và phát triển tại mô mới, chúng có thể hình thành khối u thứ phát, gây ra tình trạng di căn. Những tế bào ung thư xuất hiện trong dòng máu này được gọi là tế bào ung thư lưu hành (CTC).

Việc phát hiện CTC hiện được ứng dụng trong sinh thiết lỏng nhằm hỗ trợ theo dõi một số loại ung thư. Tuy nhiên, thay vì chỉ thu thập và phân tích tế bào, nhóm nghiên cứu Trung Quốc hướng đến mục tiêu loại bỏ trực tiếp chúng khỏi hệ tuần hoàn, qua đó tìm kiếm một phương pháp hỗ trợ điều trị sau phẫu thuật.

Hệ thống được đặt tên là “Black-hole” (hố đen), lấy cảm hứng từ công nghệ lọc máu. Thiết bị gồm một máy bơm nhu động, khoang vi lưu có bề mặt được biến đổi bằng kháng thể và hệ thống ống dẫn máu. Trong thử nghiệm trên chuột, máu được đưa từ động mạch cảnh trái ra ngoài cơ thể, đi qua khoang vi lưu để giữ lại các tế bào ung thư, sau đó được dẫn trở lại cơ thể qua tĩnh mạch cảnh phải.

Điểm cốt lõi của thiết kế nằm ở lớp kháng thể nhắm đến EpCAM - một loại protein thường xuất hiện trên bề mặt nhiều tế bào ung thư có nguồn gốc biểu mô. Khi máu đi qua khoang lọc, các tế bào mang dấu ấn này có thể liên kết với kháng thể và bị giữ lại, trong khi phần máu còn lại tiếp tục được đưa về hệ tuần hoàn.

Theo nhóm nghiên cứu, cách tiếp cận này giúp hạn chế việc phải đưa thêm vật liệu nano hoặc tác nhân xử lý từ bên ngoài vào cơ thể. Đây là một trong những vấn đề được quan tâm khi phát triển các công nghệ bắt giữ và loại bỏ CTC, do nguy cơ ảnh hưởng đến tế bào máu khỏe mạnh hoặc phát sinh tác dụng không mong muốn.

Trong các thí nghiệm với dòng tế bào ung thư vú ở người, khoang vi lưu đạt hiệu suất bắt giữ trên 99% ở tốc độ dòng chảy thấp. Khi tăng tốc độ dòng chảy, hiệu suất giảm. Ở mức 1,2ml/giờ, kết quả thử nghiệm với các dòng tế bào ung thư biểu hiện EpCAM vẫn ghi nhận khả năng bắt giữ cao. Nhóm cũng kiểm tra trên tế bào ung thư phổi và ung thư tuyến tiền liệt ở người, với hiệu suất lần lượt khoảng 97,19% và 97,42%.

Tuy nhiên, kết quả trên các dòng tế bào riêng lẻ không đồng nghĩa thiết bị có thể loại bỏ tương tự toàn bộ CTC trong máu người. Trong mô hình tuần hoàn khép kín sử dụng máu toàn phần được bổ sung tế bào ung thư, hệ thống bắt giữ khoảng 82% số tế bào mục tiêu sau 1 giờ vận hành.

Thử nghiệm trên chuột ghi nhận khả năng làm chậm tái phát

Sau các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu tiếp tục đánh giá hệ thống trên mô hình chuột mắc ung thư vú. Khi xác nhận có CTC trong máu, các con vật được phẫu thuật cắt bỏ khối u nguyên phát. Sau thời gian hồi phục, chuột được chia thành 4 nhóm: Không điều trị bổ sung, chỉ hóa trị bằng paclitaxel, chỉ sử dụng hệ thống “hố đen” và kết hợp thiết bị với hóa trị.

Trong nhóm kết hợp, máu được đưa qua hệ thống lọc trong 30 phút với tốc độ 1,2ml/giờ. Chuột đồng thời được điều trị bằng paclitaxel theo phác đồ của nghiên cứu và tiếp tục được theo dõi trong 4 tuần.

Kết quả cho thấy nhóm sử dụng đồng thời thiết bị và hóa trị có tỷ lệ sống sót 50% vào ngày thứ 28 sau điều trị. Trong khi đó, tỷ lệ này ở 2 nhóm chỉ sử dụng một phương pháp là 20%. Nhóm không được điều trị bổ sung không còn cá thể sống sót đến ngày thứ 21.

Các nhà khoa học cũng ghi nhận số lượng CTC trong máu của nhóm điều trị kết hợp giảm từ 1.934 tế bào trước phẫu thuật xuống còn 53 tế bào vào ngày thứ 28. Ở nhóm chỉ hóa trị, con số này giảm từ 2.374 xuống 99 tế bào. Phân tích hình ảnh và mô bệnh học cho thấy nhóm điều trị kết hợp có mức độ tái phát khối u thấp hơn, đồng thời diện tích tổn thương di căn ở phổi giảm so với các nhóm còn lại. Tỷ lệ tái phát khối u của nhóm kết hợp giảm 16,7% so với các nhóm chỉ dùng một phương pháp.

Trong một thử nghiệm đánh giá độ an toàn riêng biệt trên chuột khỏe mạnh, nhóm nghiên cứu không phát hiện bất thường đáng kể về mô học ở các cơ quan chính như tim, gan, phổi, thận và lá lách sau 4 tuần. Các chỉ số huyết học cũng không ghi nhận thay đổi đáng kể kéo dài. Dù vậy, những kết quả này chỉ phản ánh mức độ an toàn trong điều kiện và thời gian thử nghiệm trên động vật, chưa đủ để khẳng định thiết bị an toàn khi sử dụng ở người.

Nhóm tác giả nhấn mạnh công trình hiện mới là nghiên cứu chứng minh tính khả thi của ý tưởng. Một trở ngại lớn là hệ thống được thử nghiệm với lưu lượng máu thấp, phù hợp với kích thước cơ thể chuột. Khi chuyển sang người, thiết bị phải xử lý lượng máu lớn hơn nhiều, đồng thời duy trì hiệu suất bắt giữ tế bào và bảo đảm an toàn cho hệ tuần hoàn.

Ngoài ra, nghiên cứu mới thực hiện một lần lọc máu trên mỗi con chuột. Việc phát triển hệ thống có thể vận hành nhiều lần, đánh giá độ an toàn lâu dài và kiểm chứng trên động vật có kích thước lớn hơn vẫn là những bước cần thiết. Nhóm nghiên cứu cho biết đang phát triển phiên bản có khả năng xử lý lưu lượng lớn hơn và mở rộng thử nghiệm sang mô hình chuột cống.

Một giới hạn khác nằm ở cơ chế nhận diện EpCAM. Thiết bị hiện được thiết kế để bắt giữ các tế bào biểu hiện protein này, do đó chưa thể khẳng định có khả năng loại bỏ mọi loại tế bào ung thư lưu hành. Các nhà khoa học đề xuất nghiên cứu bổ sung những dấu ấn protein khác như Vimentin và CD44 để mở rộng phạm vi nhận diện.

Vì vậy, dù kết quả ban đầu mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc kiểm soát tế bào ung thư lưu hành sau phẫu thuật, thiết bị “hố đen” chưa phải phương pháp điều trị có thể áp dụng cho bệnh nhân. Hiệu quả thực tế, độ an toàn và khả năng triển khai lâm sàng vẫn cần được đánh giá qua nhiều nghiên cứu tiếp theo.