Cơ thể con người tích lũy nhiều thông tin hơn chúng ta thường tưởng tượng. Quên thuốc, uống thuốc mà không báo cho bác sĩ, và vô tình nuốt phải các chất lạ. Chúng có thể lưu thông trong máu, da hoặc nước tiểu trong nhiều tuần. Cho đến nay, phần lớn sự phơi nhiễm này vẫn chưa được phát hiện, nhưng một dự án khoa học quốc tế đã phát triển một công cụ có khả năng xác định nhiều hợp chất này.
Nó là một Thư viện kỹ thuật số công cộng xác định chính xác các loại thuốc và hóa chất khác có trong các mẫu sinh học và môi trường.Nền tảng này cho phép các chuyên gia chăm sóc sức khỏe và các nhà nghiên cứu biết được những loại thuốc nào thực sự có trong cơ thể, chúng có thể đến từ đâu và chúng có thể ảnh hưởng đến sức khỏe như thế nào — điều vô cùng quan trọng cả trong thực tiễn lâm sàng hàng ngày lẫn trong các nghiên cứu về thực phẩm và môi trường.
Vấn đề về các loại thuốc mà không ai nhớ mình đã từng uống.
Có nhiều lý do khiến thuốc xuất hiện trong cơ thể. Một số người tuân thủ nghiêm ngặt phác đồ điều trị được kê đơn, nhưng cũng có nhiều lý do khác. Tự ý dùng thuốc, sử dụng thuốc còn thừa dự trữ tại nhà, và mua sắm trực tuyến không cần giám sát y tếVấn đề này càng trở nên trầm trọng hơn do sự hiện diện của kháng sinh trong thịt, dư lượng thuốc trừ sâu trong trái cây và rau quả, và các chất gây ô nhiễm trong nước uống.
Trong thực tế, Nhiều người không báo cáo tất cả những gì họ đã dùng hoặc đơn giản là không nhớ.Tuy nhiên, các hợp chất này có thể tồn tại trong cơ thể: trong máu, nước tiểu, da, hoặc thậm chí cả sữa mẹ. Đối với các bác sĩ, việc thiếu thông tin đáng tin cậy này làm phức tạp quá trình chẩn đoán, theo dõi điều trị và phát hiện các tương tác thuốc có khả năng gây nguy hiểm.
Trong nhiều năm, các hệ thống y tế đã phải làm việc với một dạng "bức tranh mờ nhạt" về "exposome" của mỗi bệnh nhân, tức là tập hợp các chất mà họ đã tiếp xúc. Trước đây, chỉ một phần nhỏ các hợp chất có trong cơ thể được biết đến.Điều này khiến việc biết được các loại thuốc khác nhau đang lưu hành trong cơ thể mỗi người gần như là điều không thể.
Trước tình huống này, một nhóm chuyên gia quốc tế đã đặt ra một câu hỏi khó nhưng vô cùng quan trọng: Liệu có thể biết một cách khách quan những loại thuốc và hóa chất nào đang có trong cơ thể, ngoài những gì bệnh nhân khai báo hay không? Câu trả lời đã xuất hiện dưới dạng một nền tảng mở được thiết kế để mang lại trật tự cho sự hỗn loạn của các phân tử đó.
Một dự án toàn cầu do California dẫn đầu với sự tham gia của châu Âu.
Việc phát triển công cụ này được dẫn dắt bởi các nhà nghiên cứu từ... Đại học California, San Diego (Hoa Kỳ)với sự hợp tác của các nhóm nghiên cứu từ nhiều quốc gia. Kết quả đã được công bố trên tạp chí khoa học. Nature CommunicationsĐiều này củng cố tính vững chắc của phương pháp luận và các phát hiện.
Các nhà khoa học từ Hoa Kỳ, Na Uy, Cộng hòa Séc, Áo, Bỉ, Phần Lan, Tây Ban Nha, Canada, Brazil và Thụy SĩTrong số những yếu tố khác, sự tham gia của các trung tâm châu Âu, bao gồm cả các trung tâm ở Tây Ban Nha, củng cố thêm mối quan tâm của cộng đồng khoa học châu Âu đối với việc sở hữu các công cụ cho phép mô tả rõ hơn về mức độ phơi nhiễm với thuốc và chất gây ô nhiễm.
Những người chịu trách nhiệm về sáng kiến này làm việc trong lĩnh vực... Metabolomics là ngành nghiên cứu các hợp chất hóa học nhỏ có trong sinh vật sống.Khác với các phương pháp khác tập trung nhiều hơn vào gen hoặc protein, phân tích chuyển hóa tập trung vào các phân tử cuối cùng thực sự lưu thông trong cơ thể, nhiều trong số đó có nguồn gốc từ thuốc, thực phẩm hoặc môi trường.
Cho đến nay, ngay cả với các kỹ thuật tiên tiến, Chỉ một phần nhỏ trong tổng số các chất được phát hiện trong các mẫu có thể được xác định.Phương pháp tiếp cận mới này kết hợp cơ sở dữ liệu khổng lồ về "dấu vân tay hóa học" với các phương pháp phân tích tự động để tăng đáng kể tỷ lệ các hợp chất có thể được nhận dạng.
Thư viện thuốc GNPS: một thư viện lưu trữ dấu ấn hóa học.
Trọng tâm của dự án là... Thư viện thuốc GNPS, một thư viện số truy cập mở không lưu trữ sách, nhưng Phổ khối lượng: “dấu vân tay hóa học” của hàng ngàn loại thuốc và các sản phẩm liên quan.Mỗi loại thuốc khi được phân tích bằng phương pháp phổ khối lượng sẽ để lại một dấu vết đặc trưng, và dấu vết đó được ghi lại trong cơ sở dữ liệu.
Quy trình dành cho người dùng tương đối đơn giản. Bác sĩ, nhà nghiên cứu hoặc kỹ thuật viên phòng thí nghiệm có thể Tải lên dữ liệu thu được từ mẫu máu, nước tiểu, nước bọt, da, thức ăn hoặc nước.Hệ thống tự động so sánh các phổ này với những phổ đã được lưu trữ và hiển thị chất nào phù hợp với từng tín hiệu được phát hiện.
Công nghệ giúp điều đó trở thành hiện thực chính là... Quang phổ khối lượng, một kỹ thuật tách các phân tử dựa trên khối lượng và điện tích của chúng.Bằng cách phân tích cách các phân tử bị phân mảnh trong thiết bị, một loại mã vạch hóa học được tạo ra, và thư viện này sử dụng mã vạch đó để xác định các hợp chất với độ chính xác rất cao.
Công cụ này không chỉ cho biết liệu thuốc có hiện diện hay không mà còn cung cấp thêm thông tin. Thông tin về nguồn gốc, công dụng, nhóm dược phẩm và cơ chế hoạt động của thuốc.Bằng cách này, ngay cả những chuyên gia không chuyên về dược học hay hóa sinh cũng có thể hiểu được kết quả, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp chúng vào thực tiễn lâm sàng và các nghiên cứu về sức khỏe cộng đồng.
Như nhà nghiên cứu đã giải thích Nina Zhao, một trong những đồng tác giả của công trình nghiên cứu này.Quy trình truy vấn được thiết kế đơn giản nhất có thể: chỉ cần tải lên tập dữ liệu và với một cú nhấp chuột, hệ thống sẽ trả về danh sách các loại thuốc và hợp chất được phát hiện trong mẫu, cùng với thông tin liên quan đến từng loại.
Các cuộc thử nghiệm trên bệnh nhân và môi trường đã tiết lộ điều gì?
Để xác minh rằng thư viện hoạt động trong điều kiện thực tế, nhóm đã phân tích... Các mẫu sinh học và môi trường từ gần 2.000 người ở Hoa Kỳ, Châu Âu và Úc.Các nghiên cứu này đã có thể xác định được 75 loại thuốc khác nhau, chủ yếu là những loại thuốc được kê đơn nhiều nhất ở mỗi khu vực.Điều này cho phép chúng tôi theo dõi các mô hình sử dụng và tiếp xúc.
Ở những người có các bệnh về đường ruột, sâu răng hoặc các vấn đề tiêu hóa khác Các loại kháng sinh phù hợp với phác đồ điều trị đã được phát hiện. Điều tương tự cũng xảy ra với bệnh nhân mắc bệnh Kawasaki, một bệnh viêm hiếm gặp: công cụ này đã xác định được các loại thuốc có trong phác đồ điều trị của họ, đóng vai trò như một bài kiểm tra tính nhất quán.
Trong lĩnh vực da liễu, Các chất chống nấm đã được tìm thấy trong da của những người mắc bệnh vảy nến. và các bệnh lý da liễu khác, cũng theo phác đồ điều trị tiêu chuẩn. Ở những bệnh nhân có Alzheimer Một hồ sơ bệnh án phù hợp với các hướng dẫn lâm sàng đã xuất hiện: các loại thuốc tim mạch và thuốc điều chỉnh tâm trạng đã được ghi nhận.
Trong trường hợp người có HIVThư viện đã giúp xác định được cả hai điều đó. các thuốc kháng virus đặc hiệu được sử dụng làm phương pháp điều trị liên quan đến các bệnh lý phổ biến khác trong nhóm này.Sự hiện diện của các hợp chất này phản ánh sự kết hợp dược lý phức tạp thường được sử dụng ở loại bệnh nhân này.
Phân tích cũng cho thấy sự khác biệt về địa lý và giới tính. Các mẫu dữ liệu từ Hoa Kỳ cho thấy số lượng thuốc trung bình mỗi người cao hơn. So với các khu vực khác, việc sử dụng thuốc giảm đau được phát hiện thường xuyên hơn ở phụ nữ, trong khi nam giới lại thường xuyên sử dụng thuốc điều trị rối loạn cương dương hơn.
Tiếp xúc thầm lặng thông qua chế độ ăn uống và môi trường
Tính hữu ích của Thư viện Thuốc GNPS không chỉ giới hạn ở việc theo dõi các phương pháp điều trị y tế. Một phần quan trọng của công việc tập trung vào... mẫu thực phẩm và môi trườngVới mục đích đánh giá những trường hợp tiếp xúc không tự nguyện mà có thể không được phát hiện trong các bảng câu hỏi truyền thống.
Nhiều phân tích khác nhau đã phát hiện kháng sinh trong các sản phẩm thịtKết quả này phù hợp với việc sử dụng các loại thuốc này trong chăn nuôi gia súc và đặt ra câu hỏi về vai trò của chế độ ăn uống trong sự phát triển khả năng kháng thuốc của vi khuẩn. Các phát hiện khác bao gồm... dư lượng thuốc trừ sâu trong rauĐây là mối quan ngại đặc biệt ở châu Âu, nơi các quy định về chất thải nông nghiệp rất nghiêm ngặt nhưng không phải là hoàn hảo.
Công cụ này cũng được áp dụng cho mẫu nước và các chất nền môi trường khácNơi đây đã tìm thấy các hợp chất hóa học có nguồn gốc từ cả thuốc men và các sản phẩm vệ sinh, làm sạch. Những kết quả này cho phép tạo ra các bản đồ chính xác hơn về ô nhiễm hóa học mà các nhóm dân cư khác nhau đang phải tiếp xúc.
Trong bối cảnh châu Âu, loại thông tin này đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống giám sát thực phẩm và môi trường, bao gồm cả ở Tây Ban Nha. Để có được bức ảnh chi tiết về những chất nào tiếp xúc với mặt bàn hoặc vòi nước. Nó tạo điều kiện thuận lợi cho việc ra quyết định quản lý và đánh giá tác động thực tế của các chính sách an toàn thực phẩm.
Đối với dân số nói chung, mặc dù kết quả không tự động hàm ý rủi ro trực tiếp, nhưng chúng nhấn mạnh rằng Việc tiếp xúc hàng ngày với một số hợp chất nhất định phức tạp hơn vẻ bề ngoài.và các công cụ loại này có thể giúp hoàn thiện cả các khuyến nghị về chế độ ăn uống và các chiến lược phòng ngừa.
Ứng dụng trong bệnh viện, nghiên cứu và y tế công cộng
Một trong những điểm mạnh lớn của thư viện kỹ thuật số này là tính đa năng của nó. Trong môi trường lâm sàng, nó có thể giúp kiểm tra xem bệnh nhân có thực sự tuân thủ các phác đồ điều trị đã được kê đơn hay không.Điều này đặc biệt hữu ích trong các bệnh mãn tính, nơi việc tuân thủ dùng thuốc là chìa khóa để tránh các biến chứng.
Hơn nữa, bằng cách xác định các loại thuốc không được liệt kê trong hồ sơ bệnh án, Công cụ này cho phép phát hiện các tương tác thuốc có thể xảy ra. Những triệu chứng này có thể không được phát hiện nếu không có điều này. Điều này giúp các chuyên gia có thêm quyền tự do điều chỉnh liều lượng, thay thế thuốc hoặc xem xét lại các sự kết hợp thuốc có thể làm tăng nguy cơ tác dụng phụ.
Trong lĩnh vực y tế công cộng, thư viện mở ra cánh cửa đến... Các nghiên cứu chi tiết hơn về việc sử dụng thuốc thực tế trong các nhóm dân cư khác nhau.Ngoài dữ liệu về doanh số bán hàng hoặc đơn thuốc, nó còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc giám sát mức độ tiếp xúc với các chất có khả năng gây hại từ thực phẩm, nước hoặc các sản phẩm vệ sinh cá nhân - một vấn đề ngày càng được các cơ quan y tế châu Âu quan tâm.
Trong lĩnh vực nghiên cứu, dữ liệu được tạo ra bởi Thư viện Thuốc GNPS có thể được tích hợp với thông tin di truyền, lâm sàng và môi trường để thúc đẩy sự phát triển. y học cá nhân hóa hơnViệc biết chính xác những hợp chất nào lưu thông trong cơ thể mỗi người cho phép thiết kế các nghiên cứu chuyên biệt hơn và khám phá cách chúng ảnh hưởng đến phản ứng với các phương pháp điều trị.
Tất cả những điều này cho thấy công cụ này có tiềm năng trở thành một nguồn tài nguyên quý giá cho bệnh viện, trường đại học và trung tâm nghiên cứu Từ Tây Ban Nha và phần còn lại của châu Âu, nơi mà sự quan tâm đến việc kết hợp dữ liệu omics, hồ sơ sức khỏe điện tử và sổ đăng ký môi trường đang ngày càng tăng.
Những hạn chế hiện tại và vai trò của trí tuệ nhân tạo
Mặc dù thư viện kỹ thuật số này thể hiện một bước tiến vượt bậc, chính các tác giả của tác phẩm cũng chỉ ra rằng: Hệ thống này không hoàn hảo.Có những loại thuốc rất hiếm, công thức kém ổn định hơn, hoặc các hợp chất phân hủy nhanh chóng và vẫn khó xác định một cách đáng tin cậy.
Để khắc phục những hạn chế này, nhóm đang nỗ lực thực hiện các biện pháp sau: liên tục mở rộng cơ sở dữ liệu và tích hợp các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo.Các thuật toán có thể giúp nhận diện các mẫu ít rõ ràng hơn, đề xuất các kết quả phù hợp tiềm năng và tăng tốc độ xử lý khối lượng thông tin lớn.
Một yếu tố quan trọng khác của dự án là phương pháp tiếp cận hợp tác. Bất kỳ nhóm nghiên cứu hoặc phòng thí nghiệm nào cũng có thể tải lên dữ liệu mới. và góp phần làm phong phú thêm thư viện với nhiều dấu ấn hóa học hơn, giúp hệ thống được cải thiện khi sử dụng và thích ứng với nhiều bối cảnh khác nhau.
Đồng thời, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc diễn giải kết quả một cách thận trọng và luôn kết hợp với thông tin lâm sàng và môi trường của từng trường hợp cụ thể. Việc phát hiện một hợp chất không tự động đồng nghĩa với việc có vấn đề về sức khỏe.nhưng nó cung cấp một manh mối quý giá để hiểu rõ hơn những gì đang xảy ra trong cơ thể.
Khả năng thu được danh sách chi tiết các loại thuốc và hóa chất có trong mẫu chỉ với vài cú nhấp chuột đánh dấu một bước ngoặt. Thư viện kỹ thuật số hé lộ những loại thuốc ẩn trong cơ thể. Nó đang nổi lên như một công cụ có tiềm năng thay đổi cả cách thức tiến hành nghiên cứu cũng như cách tiếp cận y học cá nhân hóa và giám sát môi trường trong những năm tới.
