Một bộ công cụ gen biến tế bào thường thành tế bào "cảm tử" lao vào khối u ung thư

Trong những năm gần đây, y học điều trị ung thư đã đạt được nhiều bước phát triển ấn tượng. Đặc biệt, các liệu pháp miễn dịch (liên quan đến việc chỉnh sửa tế bào miễn dịch tấn công và giết chết tế bào ung thư) đang là tâm điểm của sự chú ý.

Một trong số các liệu pháp miễn dịch được đặt nhiều hi vọng nhất là CAR-T vừa mới được chấp thuận tại Mỹ hồi tháng 8 năm nay. Nó liên quan đến việc chỉnh sửa các tế bào T, bằng cách chèn thêm một thụ thế CAR, giúp chúng nhận dạng được tế bào ung thư như một mối đe dọa với cơ thể. Nhờ đó, hệ miễn dịch lúc này có thể làm nhiệm vụ của mình là tiêu diệt ung thư giống như nó tiêu diệt vi khuẩn hoặc virus.

Các tế bào T "vờn" quanh một tế bào ung thư trước khi tiêu diệt nó

Phản ứng miễn dịch của các tế bào T vừa là điểm mạnh nhưng cũng là điểm yếu của phương pháp điều trị. Các tế bào miễn dịch được chỉnh sửa có thể mất kiểm soát và phá hủy hoàn toàn chức năng miễn dịch bình thường.

Vì vậy, CAR-T cũng có thể gây ra nhiều hội chứng miễn dịch nguy hiểm, thậm chí là nhiễm độc thần kinh, phù não, và tất cả đều có thể đe dọa đến tính mạng bệnh nhân. Bên cạnh nhiều thử nghiệm CAR-T thành công, sự thực là cũng đã có không ít người bệnh tử vong trong quá trình điều trị.

Để khắc phục điểm yếu này của liệu pháp miễn dịch, một nhóm các nhà khoa học Thụy Sĩ đã quyết định tạo ra một liệu pháp tương tự CAR-T nhưng không sử dụng tế bào miễn dịch. Nói một cách khác, họ có thể biến bất kể một tế bào nào trong cơ thể thành vũ khí tấn công ung thư mà không để lại tác dụng phụ.

Chúng ta biết trong liệu pháp miễn dịch, tế bào T đã được “dạy” nhắm mục tiêu đến mô ung thư qua tiếp xúc tế bào. Đó là một tính năng đặc biệt của việc thụ thể tế bào T. Các thụ thể đâm xuyên qua màng bề mặt của tế bào, một nửa bên ngoài và một nửa bên trong.

Khi phần thụ thể bên ngoài tiếp xúc với một bộ phận đặc biệt trên bề mặt của tế bào ung thư, phần nội bào của nó sẽ gửi một tín hiệu thông qua một chuỗi các phản ứng phân tử. Ở cuối cùng của chuỗi phản ứng này, tín hiệu sẽ kích hoạt một số gen hoạt động, chỉ đạo việc tiết ra các protein có tác dụng tiêu diệt tế bào đích, là các vi khuẩn, virus hay trong trường hợp này là ung thư.

Cảm ứng tế bào, cơ chế cho phép nhận diện tế bào ung thư và tiêu diệt chúng

Quá trình tiếp xúc bằng thụ thể này được gọi là cảm ứng tế bào. Nó là đặc trưng riêng của các tế bào miễn dịch. Nghĩa là tế bào bình thường không phải tế bào miễn dịch trong cơ thể sẽ không sở hữu tính năng này.

Câu hỏi ngược lại được đặt ra: Nếu chúng ta có thể làm cho các tế bào thường cũng cảm ứng được với các mầm bệnh như vậy thì sao? Khi đó, chúng ta sẽ có được một phiên bản liệu pháp miễn dịch như CAR-T nhưng tuyệt đối an toàn và tránh được nhiều nguy cơ liên quan đến “sự nổi loạn” của hệ thống miễn dịch.

Để kiểm tra ý tưởng có thực sự hoạt động, một số nhà sinh học Thụy Sĩ đã tìm cách tích hợp các tín hiệu giống trong tế bào T vào các tế bào không phải tế bào miễn dịch. Cụ thể, họ đã lựa chọn một tế bào gốc, được gọi là tế bào trung mô.

Tế bào gốc trung mô trước đây đã được biết đến với khả năng chống lại tế bào ung thư, đồng thời nó cũng có thể được chỉnh sửa để trở thành phương tiện vận chuyển thuốc tới các khối u. Để làm cho các tế bào gốc trung mô có thể cảm ứng tế bào, các nhà nghiên cứu đã phải đưa vào chúng toàn bộ hệ thống tín hiệu phân tử từ các tế bào T.

Hệ thống này bao gồm: một thụ thể, là thứ giúp nhận diện một protein trên bề mặt khối u; một phân tử liên kết làm nhiệm vụ như một “cầu dao”, nó đảm bảo các protein được gắn vào đúng tế bào và chỉ khi đó, tín hiệu mới được truyền vào bên trong môi trường nội bào.

Các nhà khoa học cũng chèn vào tế bào gốc trung mô một protein nhận được tín hiệu từ thụ thể. Tín hiệu này được truyền tới một protein khác, protein này là loại có khả năng kích hoạt các gen cụ thể. Trong trường hợp này, 5 gen mục tiêu cụ thể đã được chỉnh sửa trong các tế bào gốc trung mô. Một trong số họ mã hóa enzyme, thứ có khả năng kích hoạt một loại thuốc chống ung thư ở dạng không có hoạt tính.

Một bộ công cụ gen biến tế bào thường thành tế bào "cảm tử" lao vào khối u ung thư

Sau tất cả các quá trình chỉnh sửa tế bào gốc trung mô này, chúng đã có khả năng kích hoạt thuốc khi tiếp xúc với tế bào ung thư. Chỉ khi các tế bào này tiếp xúc chúng, thuốc từ trạng thái bất hoạt tính mới được kích hoạt để giết chết ung thư.

Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hệ thống của họ có khả năng được tích hợp vào nhiều loại tế bào khác nhau. Các tế bào được chỉnh sửa sẽ bị giết chết, cùng với tế bào ung thư, bởi chính loại thuốc mà chúng kích hoạt. Các tác giả gọi đó là hành vi "tự sát", nó được thiết kế để bảo đảm các tế bào này không trôi nổi lung tung trong cơ thể gây ra vấn đề sau khi khối u đã biến mất.

Mặc dù vậy, cơ chế “tự sát” của các tế bào này còn chưa được hoàn thiện. Nhóm nghiên cứu cho biết chúng cũng có thể trở nên kháng thuốc và không bị giết chết. Trong tương lai, họ sẽ tìm cách khắc phục điểm yếu này để tiếp tục hoàn thiện liệu pháp miễn dịch không cần tế bào miễn dịch của mình.

Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Nature Chemical Biology.

Tham khảo Arstechnica