Miếng dán “ba trong một” điều trị ung thư: sự kết hợp của thuốc, gene và ánh sáng

Ngày nay, miếng dán không chỉ là miếng băng cá nhân hay miếng băng tẩm thuốc được sử dụng để cung cấp nicotine, tránh thai, hoặc giảm đau, mà chúng có thể trở thành liệu pháp hiệu quả gấp ba lần đối với căn bệnh ung thư. Khi được đắp vào khối u, các miếng dán sẽ cung cấp các liệu pháp trị liệu kết hợp giữa thuốc, gene và ánh sáng.

Hình ảnh miếng dán

Được phát triển bởi các nhà khoa học tại MIT, miếng dán đã trở thành một phương pháp điều trị ung thư hoàn toàn mới. Trong khi các phương pháp trước đây thường phải sử dụng các liệu pháp điều trị toàn thân, hay toàn bộ cơ thể, như hóa trị, thì hiện nay, bằng cách điều trị cục bộ và giải phóng một lượng nhỏ thuốc vào vị trí khối u, miếng dán có thể làm giảm các tác dụng phụ thường đi kèm so với phương pháp điều trị toàn bộ cơ thể. Mặc dù liều lượng thuốc đưa vào cơ thể là “nhỏ”, tuy nhiên chúng lại tập trung tại chỗ và do đó hiệu quả hơn.

Cho tới nay, miếng dán đã được sử dụng trên mô hình động vật mắc bênh ung thư ruột kết, loại ung thư vẫn thường được điều trị bằng phẫu thuật, mặc dù phẫu thuật thường không thể loại bỏ hoàn toàn khối u và dẫn tới tái phát bệnh và di căn. Trong khi có nhiều bệnh nhân có thể khỏi ung thư trong hàng tháng hoặc thậm chí hàng năm sau khi phẫu thuật, thì sự tái phát khối u vẫn được biết đến ở hơn 50% các trường hợp.

Đối với việc ngăn chặn sự tái phát của khối u sau khi phẫu thuật, các phương pháp điều trị truyền thống như hóa trị không có khả năng phân biệt rõ ràng tế bào khỏe mạnh và tế bào ung thư, do đó, gây ra nhiều tác dụng phụ không mong muốn. Ngoài ra, khi điều trị kiểm soát toàn thân (systemically administered treatments), chỉ có một lượng nhỏ thuốc tới được vị trí khối u. Do vậy, các khối u nguyên phát sẽ không được điều trị một cách thật sự hiệu quả.

“Chúng tôi hướng tới việc điều trị nguồn gốc ung thư cụ thể là các khối u lẫn phần di căn từ chính khối u đó một cách tối ưu”, TS. Natalie Artzi, nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học và Kỹ thuật Y học của MIT (IMES) và trợ lý giáo sư Y học tại Bệnh viện Phụ nữ Brigham, người dẫn đầu các nghiên cứu nhằm phát triển miếng dán cho biết. “Đây chính là điều nhắc nhở chúng ta cần nghĩ khác đi một chút, để xem làm thế nào mà có thể tận dụng những tiến bộ trong khoa học vật liệu và trong lĩnh vực công nghệ nano nói riêng để điều trị các khối u nguyên phát một cách cực bộ và kéo dài.”

Nghiên cứu của TS. Artzi và các đồng nghiệp được đăng ngày 25 tháng 7 trên tạp chí Nature Materials.

“Các miếng dán hydrogel làm tăng cường sự ổn định và phân tán cục bộ các hạt nano”, tác giả nói thêm. “Hạt nano vàng hình cầu đã từng được sử dụng điều trị đợt đầu để phân tán các siRNA kháng Kras, gene gây ung thư quan trọng, và các hạt nano vàng hình que làm trung gian chuyển đổi các tia bức xạ cận hồng ngoại thành nhiệt, giải phóng ra các tia hóa trị và nhiệt gây tổn thương tế bào”.

Các nhà nghiên cứu cho rằng một bác sĩ lâm sàng có thể cắt bỏ khối u, và sau đó sử dụng các miếng dán để gắn vào bề mặt trong của ruột kết, nhằm đảm bảo không có bất kì tế bào nào có thể làm tái phát ung thư tại vị trí đó. Khi miếng dán phân hủy, nó sẽ dần dần giải phóng ra các liệu pháp điều trị khác nhau.

TS. Artzi khẳng định các miếng dán cũng có thể trở thành một liệu pháp hỗ trợ được thiết kế để thu nhỏ kích thước khối u trước khi phẫu thuật cắt bỏ.

Trong quá trình thử nghiệm trên chuột, các nhà khoa học nhận thấy rằng trong số các trường hợp không sử dụng miếng dán sau khi cắt bỏ khối u thì có 40% trường hợp bị tái phát ung thư. Nhưng khi các miếng dán được sử dụng sau khi phẫu thuật, kết quả điều trị thuyên giảm hoàn toàn. Ngay cả khi khối u không bị cắt bỏ, chỉ điều trị kết hợp ba phương pháp (gene, thuốc và ánh sáng) thì cũng đủ để phá hủy nó.

“Phương pháp kiểm soát này ít nhất sẽ giúp các bệnh nhân ung thư giai đoạn sớm tránh phẫu thuật mở thông và cắt bỏ ruột kết” TS. Artzi nhấn mạnh. “Áp dụng liệu pháp kết hợp ba phương pháp này có thể cải thiện chất lượng cuộc sống và kết quả điều trị của bệnh nhân”.

Các nhà khoa học tại đại học MIT cũng cho biết liệu pháp kết hợp này còn có thể phù hợp với các loại tế bào ung thư khác và các đích phân tử liên quan đến quá trình tiến triển của bệnh.

Mô hình miếng dán hydrogel trong liệu pháp kết hợp

Nhằm mục đích kết hợp ba phương pháp điều trị chuyển gene, thuốc và ánh sáng để loại bỏ và ngăn ngừa sự tái phát của khối u, phương pháp đã được thử nghiệm trên mô hình ung thư ruột kết (CRC). Một miếng dán hydrogel được tẩm thuốc và siRNA liên hợp hạt nano (thuốc- hạt nano vàng hình que và siRNA- hạt nano vàng hình cầu) sẽ giải phóng thuốc và gene cục bộ vào các tế bào ung thư ruột kết. Trong đó, các hạt nano được chức hóa (functionalized) với các phân tử sinh học hướng đích hoặc các dấu chuẩn sinh học đặc biệt hoặc biểu hiện vượt mức tại các khối u nhằm tăng mức độ hấp thụ hạt nano của các tế bào ung thư, trong đó peptide TCP-1 (N-CTPSPFSHC-C) được sử dụng để hướng đích tế bào CRC.

Các hạt nano vàng hình que có khả năng biến đổi bức xạ cận hồng ngoại thành nhiệt, giải phóng cục bộ và đốt khối u, các hạt này được chức hóa với kháng thể đơn dòng được chấp thuận bởi FDA, bevacizumab hoặc Avastin. Chúng sẽ khóa con đường tín hiệu yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF) của CRC thông qua việc khóa các thụ thể VEGFR-1 và VEGFR-2, từ đó ức chế sự tăng sinh, sức sống của tế bào, quá trình sản xuất các yếu tố tạo mô, di căn, khả năng thẩm thấu và sản xuất nitric oxide. Các hạt sẽ giải phóng thuốc (Avastin) và tạo ra nhiệt sau khi được chiếu xạ laser nhằm tiêu diệt các tế bào ung thư còn lại.

Các hạt nano vàng hình cầu được sử dụng kết hợp với các hạt nano hình que mang siRNA nhằm làm tắt biểu hiện gene gây ung thư (oncogene) quan trọng của CRC là Kras (Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog) khi bị đột biến. Để nâng cao khả năng hấp thụ siRNA, các hạt nano vàng hình cầu được chức hóa với peptide HA1 (bên cạnh TCP-1) là một peptide kích thích dung hợp (influenza haemagglutinin—HA1 peptide, N-YPYDVPDYA-C23) thông qua quá trình làm mất cân bằng thể nội bào, kích thích giải phóng thể nội bào bằng cơ chế đáp ứng pH.

Tài liệu tham khảo

1. "Patch Has Tumor Covered … with Drug, Gene, and Light Therapy", genengnews​, July 26, 2016

2. Conde, João, et al. "Local triple-combination therapy results in tumour regression and prevents recurrence in a colon cancer model", Nature Materials, (2016).

Lược dịch và tổng hợp Nguyễn Đức Hiếu