"Cân" tế bào ung thư để lựa chọn thuốc điều trị phù hợp

Các nhà nghiên cứu tại MIT và Viện Ung thư Dana-Farber đã phát triển một phương pháp xét nghiệm mới để xác định bệnh nhân đáp ứng với thuốc điều trị ung thư như thế nào, từ đó giúp bác sĩ lựa chọn liệu pháp phù hợp với từng bệnh nhân.

Phương pháp mới lấy một số tế bào ung thư từ bệnh nhân, sau đó điều trị các tế bào này bằng một loại thuốc và theo dõi sự thay đổi khối lượng của tế bào, Scott Manalis, tác giả nghiên cứu, giáo sư tại Khoa Kỹ thuật sinh học MIT và là thành viên của Viện Nghiên cứu Ung thư tích hợp Koch, giải thích.

“Về cơ bản, tất cả các loại thuốc điều trị ung thư được sử dụng lâm sàng đều trực tiếp hoặc gián tiếp ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư. Vì thế chúng tôi nghĩ rằng khối lượng tế bào ung thư có thể là chỉ báo cho khả năng phát huy tác dụng của nhiều loại thuốc khác nhau trên từng bệnh nhân,” Manalis nói.

Nghiên cứu mới tập trung vào u nguyên bào thần kinh đệm, một dạng ung thư não ác tính, và đã được đăng trên tạp chí Cell Reports.

U nguyên bào thần kinh đệm, được chẩn đoán ở khoảng 13.000 người Mỹ mỗi năm, là căn bệnh nan y nhưng xạ trị và điều trị bằng thuốc có thể giúp kéo dài tuổi thọ ​​của bệnh nhân.

Hầu hết bệnh nhân không sống được lâu hơn một đến hai năm. Vì thế, “với căn bệnh này, các bác sĩ không có nhiều thời gian để điều chỉnh phương pháp điều trị. Nếu dùng một loại thuốc không có hiệu quả trong suốt sáu tháng, sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuổi thọ bệnh nhân,” Keith Ligon, đồng tác giả nghiên cứu, giám đốc Trung tâm các mô hình bệnh tại Viện Dana-Farber, nói. “Phương pháp xét nghiệm mới có thể giúp đẩy nhanh quá trình lựa chọn thuốc đối với từng bệnh nhân và giúp bác sĩ đưa ra quyết định.”

Bệnh nhân được chẩn đoán mắc u nguyên bào thần kinh đệm thường được dùng một loại thuốc hóa trị gọi là temozolomide (TMZ). Tuy nhiên, loại thuốc này chỉ có tác dụng với khoảng 50% số bệnh nhân.

Hiện tại, các bác sĩ có thể sử dụng một dấu hiệu di truyền - quá trình methyl của một gen gọi là MGMT - để dự đoán liệu bệnh nhân có đáp ứng với TMZ hay không. Tuy nhiên, dấu hiệu này không chính xác với tất cả các bệnh nhân. Và đối với những bệnh nhân không đáp ứng với TMZ, có một số loại thuốc thay thế hoặc bệnh nhân có thể chọn tham gia các thử nghiệm lâm sàng.

Những năm gần đây, Manalis và Ligon đã nghiên cứu phương pháp dự đoán phản ứng của bệnh nhân dựa trên việc đo lường cách khối lượng tế bào khối u phản ứng với thuốc, thay vì các dấu hiệu di truyền. Phương pháp này cho phép cân các tế bào đơn lẻ với độ chính xác cực cao nhờ sử dụng một đường dẫn siêu nhỏ, chứa đầy chất lỏng, đặttrong lòng một phiến silicon nhỏ rung động liên tục trong chân không. Khi từng tế bào đi qua đường dẫn, khối lượng của chúng sẽ làm tần số rung của phiến silicon thay đổi. Khối lượng của tế bào có thể được tính toán từ sự thay đổi tần số đó, với độ chính xác lên đến 1 femtogram (bằng 1 phần 1 triệu tỷ gram).

Cách đây vài năm, bằng công nghệ này, Manalis và Ligon đã phân tích cách hai loại ung thư, u nguyên bào thần kinh đệm và bệnh bạch cầu nguyên bào lympho cấp tính, phản ứng với thuốc điều trị. Phân tích dựa trên việc cân các tế bào riêng lẻ nhiều lần sau khi điều trị chúng bằng thuốc, cho phép các nhà nghiên cứu tính toán tốc độ phát triển của tế bào ung thư theo thời gian sau khi điều trị. Nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng thống kê này, mà họ gọi là tỷ lệ tích lũy khối lượng (MAR), có khả năng tiên đoán việc các tế bào có nhạy cảm với một loại thuốc nhất định hay không.

Họ có thể tính toán MAR chính xác chỉ dựa trên 100 tế bào của bệnh nhân. Tuy nhiên, một hạn chế của kỹ thuật MAR là mỗi tế bào phải ở trong hệ thống trong vài giờ, để có thể cân đi cân lại nhiều lần nhằm tính toán tốc độ tăng trưởng của tế bào theo thời gian.

Trong nghiên cứu mới của mình, hai nhà nghiên cứu thử nghiệm một cách tiếp cận đơn giản và nhanh hơn đáng kể. Họ không dựa trên tốc độ tăng trưởng, mà đo lường thay đổi khối lượng giữa các tế bào ung thư được điều trị bằng thuốc và tế bào không được điều trị. Họ đã thử nghiệm trên các tế bào u nguyên bào thần kinh đệm còn sống từ 69 bệnh nhân, điều trị chúng bằng TMZ và sau đó so sánh khối lượng của tế bào được điều trị với tế bào không được điều trị vài ngày sau đó.

Họ phát hiện, chỉ cần đo sự khác biệt về khối lượng giữa các tế bào, sử dụng khoảng 2.000 tế bào trên mỗi mẫu của một bệnh nhân là có thể dự đoán chính xác liệu bệnh nhân có đáp ứng với TMZ hay không.

Các nhà nghiên cứu cho biết, phép đo khối lượng của họ cũng chính xác như dấu hiệu methyl hóa MGMT, nhưng lợi thế là phương pháp mới hiệu quả ở cả những bệnh nhân mà dấu hiệu di truyền không tiết lộ tính nhạy cảm với TMZ. Ngoài ra, đối với nhiều loại ung thư khác, không có dấu hiệu sinh học nào để dự đoán phản ứng với thuốc.

“Hầu hết các bệnh ung thư không có dấu hiệu di truyền nào để dự đoán phản ứng với thuốc. Cách tiếp cận của y họcchính xácnày có thể phát huy tác dụng trong các tình huống không có bất kỳ dấu hiệu di truyềnnào,” Manalis nói.

Vì phương pháp xét nghiệm này hoạt động dựa trên đo lường những thay đổi về khối lượng, nó có thể được sử dụng để quan sát tác dụng của nhiều loại thuốc điều trị ung thư khác nhau, cho dù cơ chế hoạt động của chúng khác nhau. TMZ hoạt động bằng cách ngừng chu kỳ tế bào, làm cho các tế bào trở nên lớn hơn vì chúng không thể phân chia được nữa nhưng vẫn tăng khối lượng. Các loại thuốc ung thư khác hoạt động bằng cách can thiệp vào sự trao đổi chất của tế bào hoặc làm hỏng cấu trúc của chúng, điều này cũng ảnh hưởng đến khối lượng tế bào.

Các nhà nghiên cứu hy vọng trong tương lai có thể dùng phương pháp này để thử nghiệm một số loại thuốc khác nhau trên tế bào của từng bệnh nhân, từ đó dự đoán phương pháp điều trị hiệu quả nhất cho họ. Manalis và Ligon đã đồng sáng lập một công ty tên là Travera và đăng ký bản quyền công nghệ này. Hiện họ đang thu thập dữ liệu từ các bệnh nhân mắc một số loại ung thư khác nhau để phát triển các xét nghiệm lâm sàng có ích.