Những Bước Tiến Của CNSH Trong Cuộc Chiến Chống Ung Thư – Chú Ngựa Thành Troy Thế Kỷ 21 (Phần 2)

CNSH Y Dược hiện đang ngày càng đóng một vai trò rất lớn trong những tiến bộ của y học hiện đại. Ở Việt Nam, CNSH Y Dược cũng đang đi lên từng ngày (mình sẽ tìm đầy đủ thông tin và sẽ viết về Tình Hình CNSH Y Dược Việt Nam một ngày nào đó). Hôm nay, chúng ta sẽ cùng đi tiếp chặn đường bỏ dở ở phần 1 để chứng kiến những tư duy ngoạn mục của cộng đồng thông minh đầu thế kỷ 21.

Đầu tiên, mình xin bổ sung phần 1: Một số công ty CNSH đang theo đuổi dự án kết nối bệnh nhân tới liệu pháp của riêng họ.

  1. Genomic Health: cơ sở nằm tại Redwood City, California.
  2. Epic Sciences: San Diego, California.
  3. Foundation Medicine: Cambridge, Massachusetts.
  4. Quiagen: Hillden, Germany.
  5. Trovagene: San Diego, California.

Chú thích: Mặc dù các công ty CNSH phân bố rộng khắp ở Mỹ, nhưng mình nghe đồn là chủ yếu tập trung ở hai nơi, bao gồm tiểu bang California và Massachusetts. Ở California thì tập trung tại San Diego và San Francisco Bay. Nếu bạn nào có dự định du học ngành CNSH hay CN Y Sinh thì thử tìm hiểu về Đại Học UCSD nhé.

Quay lại với chủ đề CNSH và Cuộc Chiến Chống Ung Thư.

Ung Thư, Hãy Coi Chừng: CNSH Và Sinh Thiết Lỏng

Một thành tựa to lớn và cũng là một mãnh đất nghiên cứu màu mở đối với những công ty CNSH là lĩnh vực chẩn đoán ung thư nhờ xét nghiệm máu. Đây từng được xem là chén thánh trong lòng các bác sỹ và bệnh nhân, và thế kỷ 21 đã biến điều không thể thành hiện thực. Mình đã từng đăng một bài post về chủ đề này ở ngày 19 tháng Sáu 2014. Mình xin nhắc sơ lại:

Trong máu có các tế bào ung thư (circulating tumor cells – CTCs) và các DNA tách ra từ các TBUT (cell-free tumor DNA). Các nhà khoa học đã tìm ra cách để tách lấy các CTC hoặc các cf-DNA này. Từ đó, họ có thể giải trình tự và so sánh với cơ sở dữ liệu về các đột biến ung thư.

Những Chú Ngựa Thành Troy Của Thế Kỷ 21

Một lĩnh vực đang phát triển mạnh của CNSH đó là Vận Chuyển Thuốc (Drug Delivery). Vậy ý tưởng ở đây là gì?

Nếu bây giờ bệnh nhân uống hoặc tiêm một loại thuốc, các phân tử thuốc sẽ đi khắp cơ thể và tác động đến các tế bào. Điều này sẽ dẫn đến những tác dụng phụ không mong muốn. Vậy nếu chúng ta dùng một “chiếc xe” chở các phân tử thuốc đến chính xác “địa chỉ” mà các TBUT cư ngụ và “thả” thuốc xuống. Lúc này các phân tử thuốc chỉ tác động đến những TBUT mà thôi. Một điều thật tuyệt phải không các bạn.

Ngoài ra, vận chuyển thuốc cũng dựa trên ý tưởng này nữa. Đó là các TBUT có khả năng tiến hóa. Do đó, nếu chúng ta sử dụng những loại thuốc ức chế các chuyển hóa của TBUT, TBUT sẽ trải qua chọn lọc nhân tạo và những TBUT kháng thuốc sẽ sống sót. Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta sử dụng một loại chất độc với tất cả các loại tế bào, nhưng chúng ta sẽ bao bọc thứ chất độc đó lại và vận chuyển đến chính xác địa chỉ của TBUT. Lúc này, chất độc đó sẽ đi vào bên trong TBUT, giải phóng ra, và tiêu diệt TBUT. Như vậy, các bạn đã nắm được nguyên lý của Vận Chuyển Thuốc rồi đấy.

ung thu

Hiện nay, có khá nhiều cách để vận chuyển thuốc, bao gồm:

  1. Hệ thống vận chuyển nhờ proteins: Albumin, transferring, và phần Fc của Kháng Thể.
  2. Hệ thống vận chuyển nhờ lipids: lipoproteins và exosomes.
  3. Hệ thống vận chuyển nhờ tế bào: hồng cầu, đại thực bào, và tiểu cầu.
  4. Hệ thống vận chuyển nhờ các phân tử nhỏ: folic acid.

Chúng ta thử tìm hiểu về một vài ví dụ nhé.

Hiện nay trên thị trường chỉ có duy nhất hai loại “tổ hợp thuốc-kháng thể” (antibody-drug conjugate ADC) lưu hành, bao gồm “brentuximab vedotin” dùng điều trị một vài loại ung thư hệ bạch huyết (lymphoma) và “trastuzumab emtansine” dùng điều trị ung thư ngực giai đoạn muộn sau khi điều trị với conventional chemotherapeutics. Các ADC gồm một phân tử thuốc gắn với một kháng thể. Kháng thể này có khả năng nhận ra các TBUT nhờ gắn vào các phân tử đặc hiệu trên bề mặt TBUT. Kháng thể sẽ kích thích sự nhập nội bào của phân tử thuốc bởi TBUT. Sau đó, phân tử thuốc sẽ được giải phóng và phát huy tác dụng.

Một phương pháp hữu hiệu hơn đó là tạo ra những phân tử nano có thể vận chuyển được cùng lúc hàng ngàn phân tử thuốc tới TBUT. Phân tử nano này sẽ có kích thước lớn (từ 20 đến 100nm), do đó nó sẽ lưu hành trong máu và tới nhiều cơ quan khác nếu nó chưa đến được đích. Để giảm tác dụng phụ, các nhà khoa học phủ bên ngoài một lớp polyethylene glycol (PEG). PEG sẽ bắt chước hành vi của các phân tử nước và sẽ ẩn giấu các phân tử nano và phân tử thuốc khỏi các TB gan. Loại thuốc đầu tiên sử dụng lớp vỏ bọc nano làm từ lipid là Doxil (1995). Doxil vận chuyển doxorubicin và được dùng để điều trị bệnh Kaposi’s sarcoma và các khối u rắn khác, bao gồm ung thư ngực và buồng trứng. Theo US National Cancer Institute, hiện nay chỉ mới có 6 loại phân tử nano lưu hành trên thị trường.

ung thu 3

Thêm vào đó, các nhà khoa học còn có những ý tưởng vô cùng thông minh. Đó là sử dụng hồng cầu, một đội quân đông đúc và phân bố rộng khắp trong mạch máu, để vận chuyển phân tử thuốc tới TBUT. Trong hình minh họa bốn kịch bản khả dĩ để sử dụng hồng cầu làm “chú ngựa thành Troy.”

ung thu 5

Ngoài ra, một hướng nghiên cứu đầy triển vọng rất đáng chú ý đến đó là sử dụng phân tử vận chuyển để chuyên chở siRNA tới TBUT. Nguyên lý của phương pháp này là áp dụng sự giao thoa RNA (RNA interference – RNAi) để vô hiệu hóa các gene chịu trách nhiệm gây ung thư. Mặc dù trước đây điều này có vẻ bất khả thi, nhưng hiện nay nhóm nghiên cứu của Mark Davis (Đại Học Caltech) và Frank McCormick (Đại Học UCSD) đã phát triển thành công một phân tử chuyên chở mang tên CRLX101 có khả năng đảm đương trọng trách này. Hiện nhóm của Davis và McCormick đang ở giai đoạn I trong thử nghiệm lâm sàng.

ung thu 4

Triển Vọng Nghiên Cứu Mới: Khám Phá Ra Những Loài Động Vật Hầu Như Không Bị Ung Thư

Tự Nhiên chứa đựng biết bao điều kỳ diệu, và học hỏi từ Tự Nhiên là điều mà con người đã áp dụng từ bao thế hệ. Bây giờ, trong cuộc chiến trường kỳ này, con người bắt đầu tìm thấy ở Tự Nhiên những loài động vật kỳ diệu chứa đựng những cơ chế kháng ung thư. Một số loài có thể liệt kê ra ở đây như:

-Chuột chuột chũi trọc lông: naked mole rat (Heterocephalus glaber). Loài này không thuộc về Chuột mà cũng không phải Chuột Chũi. Nó là một động vật có liên hệ gần với Nhím và Lợn Guinea. (xem hình)

ung thu 6

-Chuột chuột chũi mù: blind mole rat (Spalax spp.): loài này sống ở khu vực Địa Trung Hải (Mediterranean).

-Dơi Brandt: Myotis brandtii

A4KW9J Lesser Mole-rat /Nanospalax leucodon/ Bulgaria ,Spalax leucodon
A4KW9J Lesser Mole-rat /Nanospalax leucodon/ Bulgaria ,Spalax leucodon

-Cá voi đầu cung: bowhead whale (Balaena mysticetus)

Hiện nay, nhóm của nhà khoa học Vera Gorbunova tại Đại Học Rochester, New York đang tập trung nghiên cứu về cơ chế chống ung thư của loài naked mole rat. Các nghiên cứu chỉ ra một số điểm đáng lưu ý sau:

  1. Trong nghiên cứu ung thư, các nhà khoa học thường sử dụng các chất sinh ung thư để tạo ra các mô hình nghiên cứu. Tuy nhiên, một điều đáng ngạc nhiên đã xảy ra. Chất sinh ung thư kích thích sự tạo ung thư ở chuột nhưng lại hoàn toàn không có tác dụng với các tế bào của naked mole rat. Mặc dù vậy, các tế bào của naked mole rat còn sống sót đều ngừng sinh sản.
  2. Các tế bào của naked mole rat khi nuôi cấy biểu hiện sự siêu nhạy đối với hiện tượng “ức chế liên hệ” (contact inhibition). Hiện tượng contact inhibition không xảy ra ở các TBUT, do đó các TBUT có thể tạo thành khối u. Ở naked mole rat, các tế bào ngừng sinh sản khi chúng vừa chạm nhau. Đây là một đặc tính khác biệt so với các tế bào nuôi cấy của các loài động vật khác. Các nhà khoa học tìm thấy một điều đáng chú ý trong naked mole rat so với chuột và người. Hiện tượng contact inhibition được điều tiết bởi 2 genes: p16 và p27. Ở người và chuột, p27 đóng vai trò chính, còn p16 đóng vai trò bổ trợ. Ngược lại, ở naked mole rat thì hai genes này không hoạt động kèm với nhau mà tách thành 2 lớp bảo vệ khỏi sự tăng trưởng.

Nghiên cứu kỹ hơn, Gorbunova phát hiện ra rằng trong đĩa nuôi cấy, các tế bào naked mole rat tiết ra các chất hyaluronan, một loại polymer đường hiện diện ở khoảng gian bào trong da và mô liên kết ở động vật có xương sống. Hyaluronan có thể là chìa khóa của hiện tượng contact inhibition sớm này.

  1. Ở hầu hết các loài, gen ức chế ung thư p53 (một gen rất nổi tiếng, đã từng được báo chí tôn xưng là người anh hùng của nhân loại :)) được kích hoạt chỉ khi các tế bào bị stress, nhưng ở naked mole rat thì các tế bào sản xuất protein p53 ở cường độ cao dù các tế bào đang ở trạng thái bình thường. Ngoài ra gen nrf2 cũng được biểu hiện ở cường độ tương tự.

Từ những đặc tính này, các nhà khoa học nhận thấy rằng cơ chế chống ung thư của naked mole rat chủ yếu dựa trên những genes mà con người cũng có. Tuy nhiên nếu chúng ta bắt chước theo và tăng biểu hiện các genes đó ở người, chúng ta sẽ đẩy nhanh quá trình lão hóa. Để giải thích tại sao naked mole rat có hiện tựng kháng ung thư này, các nhà khoa học cho rằng môi trường sống dưới lòng đất thiếu oxy có lẽ là lý do chính. Một cách tương đồng, các TBUT cũng sống trong môi trường thiếu oxy.

Một hướng nghiên cứu mới đang được triển khai, đó là so sánh bộ gen của naked mole rat với người anh em họ của nó, Damaraland mole rat (Fukomys damarensis). Damaraland mole rat cũng sống dưới lòng đất và có phát triển ung thư. Nếu chúng ta tìm thấy những sự khác nhau về gen của hai loài này, có thể chúng ta sẽ tìm ra một manh mối nào đó.

Kết Luận

Từ bài tóm tắt này, mình nêu ra nhận xét rằng CNSH quả thật đang ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu ung thư. Các phương pháp nhận biết và điều trị ung thư mới sẽ dần dần ra đời trong các phòng lab và sẽ sớm được thương mại hóa. Cuộc chiến chống ung thư tuy đã thụt lùi 30 năm của thế kỷ 20 nhưng chắc chắn sẽ tiến xa trong thế kỷ 21.

Đọc Thêm

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bit.25307/abstract

http://www.scientificamerican.com/article/nanotechnology-deliver-on-a-promise/

http://www.scientificamerican.com/article/comparative-biology-naked-ambition/

 

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*