Các nhà khoa học tạo ra khoan nano phân tử (molecular nanodrills) tiêu diệt tế bào ung thư

Bất cứ ai đã trải qua hoặc biết một ai đó đã điều trị điều trị ung thư đều thấy được tác dụng phụ ảnh hưởng tồi tệ đến mức nào đối với sức khỏe của bệnh nhân. Dù rằng có rất nhiều loại thuốc chống ung thư nhưng thật không may, không phải bệnh nhân nào cũng có thể chịu đựng được các tác dụng phụ do chúng mang lại. 

Vấn đề nằm ở những phương pháp như hóa trị và xạ trị, chúng tấn công không chỉ các mô ác tính và mà cả mô lành tính một cách bừa bãi. Vì lý do này, các nhà khoa học vẫn luôn tìm kiếm những phương pháp chỉ tác động trực tiếp vào tế bào ung thư mà không ảnh hưởng đến các tế bào lành khác. Liệu pháp quang động lực là một cách tiếp cận như vậy. Ở đây, một loại thuốc ban đầu trơ – tức không tổn hại, hay tác động đến mô trong điều kiện bình thường, được đưa vào bên trong khối u rồi sau đó được hoạt hóa bằng ánh sáng hoặc laser, cuối cùng quay qua phá huỷ tế bào ung thư nhờ đó giảm thiểu thiệt hại cho tế bào bình thường. Phương pháp này vừa mới bắt đầu được khám phá gần đây, sử dụng công nghệ nano (nanotechnology).

Nỗ lực hợp tác giữa các nhà khoa học tại các Trường Đại học ở những Bang như Rice, Durham và North Carolina đang nhận được rất nhiều sự chú ý. Phương pháp mới của họ có thể loại bỏ những đau đớn mà bệnh nhân ung thư đang phải chịu đựng cho tới ngày nay. Họ đã phát triển một loại thiết bị phân tử có thể khoan vào và phá hủy tế bào ung thư, mà không hề đụng chạm đến những tế bào lành mạnh. Kết quả đã được công bố trên tạp chí Nature. Những chiếc máy khoan này siêu nhỏ. 50,000 thiết bị này, tất cả đều có bề rộng vỏn vẹn bằng một sợi tóc. Chúng cũng có tính năng quang động học.

Một khi đến vị trí tế bào ung thư, cỗ máy nano này sẽ được kích hoạt bằng tia cực tím. Chúng khoan thủng tế bào ung thư và tiêu diệt nó. Với kết quả đó, chỉ trong một năm Bernard Feringa đã đoạt giải Nobel cho chiếc máy khoan điện đầu tiên có kích thước siêu nhỏ – kích thước cỡ nano. Nhóm của ông phát triển dựa trên thiết kế như vậy. Cỗ máy của Feringa nhỏ hơn một nghìn lần so với đường kính một sợi tóc, tuy vẫn rất  ấn tượng, nhưng có vẻ vẫn còn quá lớn để có thể so sánh.

Thiết bị nano mới nhất này mỗi cái có một rô-to có thể quay đạt 2 – 3 triệu vòng/giây. Các mẫu trước đó quay chậm hơn, các nhà nghiên cứu đã có một thời gian khó khăn để khắc phục chuyển động Brown (Brownian motion). Chuyển động Brown mô tả sự chuyển động lộn xộn, vô định của những vi hạt trong môi trường chất lỏng, do đó tác động liên tục đến nhiều phía, đến những hạt khác nằm xung quanh.

Bên cạnh khả năng khoan nổi bật, mỗi cỗ máy nano còn mang một peptide nhất định để đảm bảo cái chết sẽ xảy đến với những tế bào ung thư. Những khoan nano này đã được thử nghiệm trên các tế bào ung thư tuyến tiền liệt. Chỉ mất từ một đến ba phút để máy khoan thủng màng tế bào và phá hủy nó.

Tiến sĩ Robert Pal đến từ Đại Học Durham, Anh Quốc là người đứng đầu nghiên cứu. Ông phát biểu rằng, “Một khi phát triển thành công, phương pháp này có thể tạo ra một bước nhảy vọt trong điều trị ung thư không xâm lấn (non-invasive), và giúp cải thiện đáng kể tỷ lệ sống sót, và cung cấp phúc lợi cho bệnh nhân khắp toàn cầu.” Thiết bị này không chỉ được sử dụng để điều trị nhiều loại ung thư khác nhau, mà còn có thể kết thúc những tháng ngày đau khổ mà bệnh nhân phải chịu do tác dụng phụ gây ra. 

Cho đến nay, các thử nghiệm trên tế bào người và động vật đã thành công. Nhưng vẫn cần thêm nhiều năm nghiên cứu ở phía trước, trước khi những thiết bị nano này được đưa vào lâm sàng. Tiếp theo sẽ là các thử nghiệm trên vi khuẩn, và các loài cá nhỏ, sau đó là trên chuột. Nếu mọi việc suôn sẻ, thử nghiệm trên người sẽ được tiến hành. Các nhà nghiên cứu nói rằng thiết bị nano này không chỉ hữu ích trong việc tiêu diệt ung thư, mà trong tương lai, những thiết bị này có cũng thể tham gia vào việc sửa chữa tế bào.

Công nghệ nano, khi thực chạm đến thời đại hoàng kim, nó rất có thể không chỉ gây ảnh hưởng lớn đến y học mà còn cả ngành năng lượng và nhiều ngành khác. Liệu công nghệ nano có thể dẫn chúng ta đến những điều không tưởng, không ô nhiễm, không bệnh tật, và thậm chí còn xa hơn nữa không?

Nguyễn Thị Thùy Nhung (lược dịch)

Bài báo

Philip Perry. “Scientists Create Molecular Nanodrills That Destroy Cancer Cells.” Big Think. 1 Sep 2017.

Víctor García-López, Fang Chen, Lizanne G. Nilewski, Guillaume Duret, Amir Aliyan, Anatoly B. Kolomeisky, Jacob T. Robinson, Gufeng Wang, Robert Pal & James M. Tour. “Molecular machines open cell membranes.” Nature (2017) Vol 548. 

Nguồn hình: Đại Học Rice