Cấu trúc xoắn tứ diện của DNA giúp phát triển điều trị ung thư trúng đích

Các nhà nghiên cứu đã xác định vai trò phiên bản cấu trúc 4 mạch của DNA trong sự tiến triển của bệnh ung thư và cho rằng có thể sử dụng nó để phát triển liệu pháp trúng đích mới trong điều trị ung thư.

Cấu trúc tinh thể bốn mạch song song của DNA telomere người.  Ảnh: Thomas Splettstoesser

Trong công trình nghiên cứu được tài trợ bởi tổ chức nghiên cứu ung thư của Anh và Châu Âu, các nhà nghiên cứu từ trường đại học Cambrigde đã tìm thấy xoắn tứ diện - quadruple helix trên vùng DNA có vai trò điều hòa gen, đặc biệt là các gen liên quan đến ung thư, do đó các cấu trúc này có thể đóng vai trò “bật” hoặc “tắt” gen. Những kết quả được công bố trên tạp chí Nature Genetics này có ý nghĩa quan trọng trong chẩn đoán ung thư và phát triển liệu pháp trúng đích mới.

Hầu hết chúng ta đã quen với cấu trúc xoắn kép - double helix của DNA nhưng DNA cũng tồn tại ở dạng xoắn tứ diện. Những cấu trúc này thường được gọi là G-quadruplexes (tứ diện-G), vì chúng hình thành ở vùng DNA giàu Guanine, viết tắt là “G”. Cấu trúc này đầu tiên được tìm thấy trong tế bào người (bởi công trình nghiên cứu trước đó của nhóm nghiên cứu này), nhưng khi đó các nhà khoa học vẫn chưa biết vị trí chính xác của chúng ở đâu trong bộ gen và vai trò của chúng là gì, mặc dù nghi ngờ rằng chúng có liên quan đến các gen gây ung thư nào đó.

Giáo sư Shankar Balaasubramanian, Viện nghiên cứu hóa học và ung thư ở Cambridge, Anh và là tác giả chính của công trình phát biểu: “Có nhiều mối liên hệ khác nhau giữa cấu trúc này và ung thư nhưng tất cả đều mang tính giả thiết”. “Tuy nhiên, chúng tôi đã tìm thấy những cấu trúc này trong cả các tế bào bình thường thường, những cấu trúc này dường như xuất hiện và biến mất theo cách liên hệ tới sự “bật” hoặc “tắt”của gen”.

Bắt đầu với dòng tế bào tiền ung thư, các nhà nghiên cứu sử dụng các phân tử nhỏ để thay đổi trạng thái tế bào và quan sát vị trí xuất hiện của cấu trúc G-quadruplexes. Họ đã phát hiện có khoảng 10,000 G-quadruplexes trên vùng DNA liên quan đến “bật”/”tắt” gen, đặc biệt ở những gen liên quan đến ung thư.

“Những gì chúng tôi quan sát là sự hiện hiện của cấu trúc G-quadruplexes có liên quan đến hoạt động của gen” Balasubramanian nói. Điều này cho thấy rằng cấu trúc G-quadruplexes đóng vai trò tương tự với dấu chuẩn di truyền ngoại gen (Epigenetics)- những biến đổi hóa học nhỏ ảnh hưởng đến điều hòa “bật”/”tắt” gen.

Hơn nữa, kết quả cũng cho thấy cấu trúc G-quadruplexes là một phân tử mục tiêu tiềm năng cho điều trị và chẩn đoán ung thư, đặc biệt, là điều trị bằng các phân tử nhỏ nhắm tới những tế bào ung thư thay vì việc điều trị truyền thống- loại bỏ toàn bộ tế bào, kể cả tế bào bình thường.

Balasubramanian cũng cho biết họ đã tìm ra lời giải thích vì sao tế bào ung thư lại nhạy cảm đối với các phân tử nhỏ hơn các tế bào bình thường. Và lý do đơn giản có thể là càng nhiều cấu trúc G-quadruplexes trong tế bào tiền ung thư hoặc ung thư thì càng có nhiều mục tiêu cho các phân tử nhỏ nhắm tới. Do đó, các tế bào ung thư thường có xu hướng nhạy cảm hơn.

Tến sĩ Robert Hänsel-Hertsch– tác giả dầu của công trình cho biết họ đã tìm thấy cấu trúc G-quadruplexes xuất hiện ở những vùng trên bộ gen mà ở đó có các protein như các yếu tố phiên mã kiểm soát số phận và chức năng của tế bào.

Tiến sĩ Emma Smith, quản lý thông tin khoa học của Viện nghiên cứu ung thư ở Anh cũng cho biết: “Việc hiểu được những quá trình cơ bản mà tế bào ung thư sử dụng để kiểm soát hoạt động của gen có thể giúp các nhà khoa học phát triển các phương pháp điều trị mới cho nhiều loại bệnh khác nhau. Và việc tìm ra điểm yếu trong tế bào ung thư có thể giúp làm giảm sự ảnh hưởng đến các tế bào khỏe mạnh hay giảm tác dụng phụ. Đây là bước khởi đầu đầy hứa hẹn trong việc tìm ra liệu pháp điều trị mới trong tương lai”.

Tài liệu tham khảo:

University of Cambridge, "Quadruple Helix Form of DNA May Aid in the Development of Targeted Cancer Therapies", Elsevier SciTech Connect, October 10, 2016.

Lược dịch Lê Văn Trình