Những đột phá trong hướng chẩn đoán, điều trị ung thư

Các nhà nghiên cứu Mỹ vừa tìm ra cách lừa khối u nuốt thuốc độc, sử dụng chất xúc tác hoá trị Doxorubicin (dox). Đây là loại thuốc chữa ung thư thường dùng, có tác dụng làm thay đổi DNA của tế bào ung thư và ngăn chúng phân chia. Tuy nhiên khi vào máu, nó có thể giết chết các tế bào cơ quanh tim, khiến tim ngừng đập.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu của Mauro Ferrari - chuyên gia về y học nano, Giám đốc Viện Nghiên cứu phương pháp Houston, Mỹ - đã phát triển các hạt silicon xốp và dùng chúng như “người vận chuyển thuốc”.

Kích thước micromet và dáng hình đĩa cho phép những hạt này dễ dàng đi qua các mạch máu. Khi chạm vào các mạch máu dễ thẩm thấu gần khối u, chúng sẽ “trốn thoát” khỏi dòng tuần hoàn và cư ngụ tại đó. Tuy nhiên, nếu đưa dox vào các hạt này, tế bào ung thư sẽ thiết lập màng protein để đẩy thuốc ra trước khi chúng kịp phát huy tác dụng.

Giải pháp mà Ferrari chọn là nối nhiều phân tử dox tạo thành chuỗi gọi là polymer. Họ nhồi những polymer chứa thuốc dox này vào các phân tử silicon và tiêm chúng vào chuột có u di căn phổi và gan.

Kết quả, các phân tử silicon đã tụ lại trong và quanh khối u. Chúng phân rã trong 2-4 tuần, giải phóng các chuỗi polymer chứa thuốc dox. Trong môi trường nhiều dịch quanh tế bào ung thư, các chuỗi polymer cuộn lại thành những hạt bóng nhỏ có đường kính 20-80 nanomet. Bằng cách này, các quả bóng chứa thuốc dox xâm nhập được vào tế bào khối u. Thay vì bị bơm đẩy ra ngoài, những quả bóng lại được bơm ngược vào nhân.

Ngoài ra, để tận dụng môi trường axít đặc trưng quanh màng tế bào, Ferrari đã tạo ra các kết nối hoá học giữa phân tử dox và polymer sao cho chúng có thể tự giải phóng trong môi trường axít, giúp thuốc diệt ung thư dox phát huy tác dụng cao nhất. Thử nghiệm trên chuột bị ung thư cho thấy, sau 8 tháng hơn 50% số chuột đã không còn dấu hiệu di căn.

Mới đây, kỹ sư y sinh Jan Lammerding của ĐH Cornell (Mỹ) và nhà sinh học Matthieu Piel của Viện Curie (Pháp) phát hiện màng bảo vệ nhân tế bào ung thư sẽ bị xé rách, DNA của chúng bị “tổn thương” khi đi qua những khe hẹp.

Nhóm của Lammerding đặt các tế bào ung thư và tế bào khỏe mạnh trong một loạt chướng ngại vật. Những tế bào này đã được biến đổi gene, mang các protein huỳnh quang màu xanh và đỏ trong nhân. Khi tế bào trườn qua một điểm hẹp, các hạt màu dịch chuyển vào bào tương, màng tế bào bảo vệ nhân bị xé rách.

Tương tự, nhóm của Piel cũng phát hiện ra sự rò rỉ phân tử từ nhân của tế bào khi chúng bị ép. Không chỉ vậy, họ còn khẳng định rằng việc cố gắng chui qua một lỗ hẹp sẽ làm tổn thương tới DNA của tế bào.

Đây có thể là những tổn thương chí tử khiến tế bào khó tồn tại, nhưng chúng lại có khả năng hàn gắn vết thương cực nhanh - trong vòng từ 10-30 phút. Chúng có thể sửa chữa những đoạn DNA bị gãy và một phân tử có tên Escrt III sẽ giúp làm lành những lỗ thủng trên màng nhân. Đây là nguyên nhân các tế bào ung thư sống sót và lặn lội di chuyển tới những vùng xa trong cơ thể để phát triển.

Phát hiện của 2 nhóm nhà khoa học giúp mở ra hướng điều trị ung thư mới: Tìm ra loại thuốc ngăn chặn quá trình sửa chữa của màng nhân và DNA của tế bào ung thư để chặn sự di căn của chúng.

Nhà khoa học Yuk Ming Dennis Lo - Giám đốc Viện Khoa học sức khoẻ Li Ka Shing, Hồng Kông (Trung Quốc) - đã tạo nên bước ngoặt trong y học vào năm 1996 khi phát hiện ra DNA của em bé chưa sinh trôi nổi trong huyết tương máu mẹ.

Kết quả nghiên cứu sau đó giúp ông biết được, các tế bào khối u đang chết dần của bệnh nhân ung thư sẽ giải phóng DNA vào hệ tuần hoàn. Các kết quả này giúp Lo đưa ra ý tưởng: “Tôi nghĩ rằng những em bé lớn lên trong bụng mẹ cũng giống như một tế bào ung thư lớn lên trong người bệnh nhân, chỉ khác là tôi chưa bao giờ thấy một khối u nào nặng tới 3,6kg. Nếu một khối u ung thư có thể giải phóng ra đủ số DNA để chúng ta chẩn đoán thì một em bé cũng có thể làm được như vậy”.

Bằng cách đun sôi huyết tương lấy từ máu người mẹ, Lo thu được DNA của em bé. Với công nghệ giải mã gene mới xuất hiện năm 2008, các mẩu DNA ít ỏi của em bé có thể được nhân lên nhiều lần. Cũng nhờ vậy, các nhà khoa học có thể kiểm tra liệu em bé có bị thừa nhiễm sắc thể số 21 gây bệnh down hoặc có những khiếm khuyết về gene, trong đó có đột biến gene Brac1 gây bệnh ung thư vú hay không.