DMCA.com Protection Status

Vi khuẩn mang từ tính có thể dùng để dẫn thuốc đến các khối u  quan tâm

Được đăng bởi: Ẩn danh

Cập nhật lúc 21:10 ngày 28/12/2017

Một trong những thách thức lớn nhất của liệu pháp ung thư là có thể dẫn thuốc hóa trị thành công tới các khối u mà không phá hủy mô khỏe mạnh hay gây độc đối với các mô này. Các nhà nghiên cứu dự đoán rằng vi khuẩn mang từ tính có thể là phương tiện lýtưởng dẫn truyền thuốc chống ung thư hiệu quả.

Nam châm có thể đẩy thuốc trị ung thư vào khối u (Nguồn ảnh: http://www.nature.com)

Các nhà nghiên cứu thuộc Viện nghiên cứu quốc gia về Công nghệ sinh học và hình ảnh Y sinh (National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) cho rằng vi khuẩn có từ tính hứa hẹn là phương tiện có khả năng dẫn truyền thuốc chống ung thư hiệu quả hơn các chất dẫn truyền được dùng trước đây. Kết quả của nhóm nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology vào tháng 8 năm 2016.

Một trong những thử thách lớn nhất của liệu pháp ung thư là dẫn thuốc hóa trị thành công tới các khối u mà không phá hủy mô khỏe mạnh hay gây độc đối  với các mô này. Các nhà nghiên cứu đang nỗ lực tìm ra hướng mới là phát triển các chất mang có kích thước nano – dạng hạt có kích thước vô cùng nhỏ dùng để vận chuyển thuốc. Các chất mang nano này đảm bảo rằng chúng chỉ bị thu hút bởi các tế bào ung thư, do đó có thể ngăn chặn việc thuốc bị hấp thụ bởi các mô khỏe mạnh khi thuốc được vận chuyển trong cơ thể người bệnh.

Công cụ Nano polymer mới dùng trong phát hiện và chữa trị ung thư phổi và ung thư tiền liệt tuyến

(Nguồn ảnh: http://www.nanotheranosticlab.com)

Tuy nhiên, trong khi các chất mang nano thực hiện tốt nhiệm vụ bảo vệ các mô khỏe mạnh, thì lượng thuốc được chuyển thành công tới các khối u lại khá thấp. Lí do chính dẫn đến điều này là do chất mang nano hoạt động dựa vào hệ thống dịch chuyển khép kín trong cơ thể để đến khối u, trong quá trình đó, một lượng lớn chất mang này bị loại ra khỏi cơ thể trước khi chúng tiếp cận được các mô đích. Hơn nữa, sự khác biệt về áp lực giữa các khối u và các mô lân cận cũng ngăn cản chất mang nano di chuyển vào sâu bên trong khối u. Điều này khiến chúng không thể tiếp cận được với khu vực  thiếu oxy bên trong khối u nơi vẫn diễn ra sự phân chia tế bào.

Tiến sĩ Sylvain Martel, giám đốc phòng thí nghiệm Polytechnique Montréal  NanoRobotics, người dẫn đầu nhóm nghiên cứu đã nhận định rằng: “Chỉ một lượng nhỏ thuốc đến được các khu vực thiếu oxy. Do đó, ở các vùng oxy thấp, tỷ lệ chuyển hóa thuốc giảm trong khi liệu pháp điều trị vẫn duy trì mức tối đa”.

Martel và nhóm nghiên cứu đã không ngừng nỗ lực trong công cuộc phát triển chất mang nano robot có thể di chuyển tới vùng ít oxy, và họ nhận thấy có thể tạo ra dạng vi khuẩn magenetococcus marinus hay MC-1 đảm nhận vai trò này. Các tế bào MC-1 phát triển mạnh mẽ trong tầng nước sâu, nơi lượng oxy hòa tan thấp. Để tìm thấy những khu vực này, vi khuẩn dựa vào hệ thống điều hướng 2 ngả. Ngả đầu tiên bao gồm một chuỗi tinh thể nano bên trong MC-1, chúng hoạt động như kim la bàn, định hướng vi khuẩn bơi theo hướng bắc khi chúng ở Bắc bán cầu (Northern Hemisphere). Ngả còn lại chứa các cảm biến (sensor) cho phép vi khuẩn phát hiện ra sự thay đổi về nồng độ oxy. Hệ thống định hướng độc đáo này giúp vi khuẩn di chuyển và tồn tại ở những vùng ít oxy.

Cùng với các nghiên cứu khác đã công bố của NIBIB và trên các tạp chí khác, nhóm nghiên cứu của Martel đã tiến hành một chuỗi các thí nghiệm để chứng minh rằng hệ thống định hướng độc đáo này có thể được khai thác một cách hiệu quả khi áp dụng để dẫn truyền thuốc đến các khối u.

Trong những thí nghiệm ban đầu, chuột được cấy khối u gây ung thư đại trực tràng đã tiêm các tế bào MC-1 sống, MC-1 chết hoặc là nhóm đối chứng, các hạt không mang từ tính (có kích thước gần bằng vi khuẩn). Chất tiêm vào được đưa trực tiếp tới các mô lân cận sau khi chúng được tiếp xúc với môi trường từ tính đã được máy tính lập trình sẵn nhằm hướng các tế bào hoặc các hạt di chuyển tới khối u. Từ những kết quả thử nghiệm trước đây trên khối u, các nhà khoa học đã tìm ra lượng tối thiểu tế bào vi khuẩn đã chết hoặc các hạt có thể xâm nhập vào khối u. Các tế bào vi khuẩn sống được tìm ra ở tận sâu bên trong khối u và ở những vùng đặc biệt có hàm lượng oxy thấp.

Martel nói rằng: “Khi chúng ta hiểu được tình trạng bên trong khối u, chúng ta có thể tắt trường điện từ và vi khuẩn sẽ tự động dựa vào cảm biến oxy để tìm ra vùng ít oxy. Chúng ta định hướng chúng đến khối u và sau đó để chúng hoạt động tự nhiên”.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã tận mắt chứng kiến các chất mang gắn thuốc đi vào tế bào. Có tới xấp xỉ 70% chất mang có chứa thuốc đến được từng tế bào vi khuẩn. Các tế bào này sau đó được tiêm vào chuột bị ung thư đại tràng khác và phơi nhiễm với từ tính. Sau khi kiểm tra khối u trên chuột, các nhà nghiên cứu đã nhận thấy rằng, khoảng 55% tế bào vi khuẩn có chất mang đến được khối u. Để so sánh, một số nhà nghiên cứu khác lại cho rằng chỉ có khoảng 2% thuốc được vận chuyển nhờ các chất mang nano vào được khối u.

Richard Conroy, Ph.D, trưởng phòng Ứng dụng Khoa học và Công nghệ tại NIBIB nhận định rằng: “Công việc hiện nay cho thấy tiềm năng khai thác và tối ưu hóa cơ chế tế bào ở các sinh vật đơn bào như vi khuẩn đang là hướng đi nhiều hứa hẹn. Khả năng vận chuyển thuốc chính xác và hiệu quả tới khối u sẽ giúp giảm bớt phản ứng phụ đồng thời cải thiện hiệu quả chữa trị”.

Bước kế tiếp mà nhóm của Martel muốn thực hiện là xác định hiệu quả dẫn thuốc của các tế bào vi khuẩn đối với kích thước khối u. Họ cũng kiểm tra những loại vi khuẩn có thể sử dụng để vận chuyển các thuốc diệt ung thư khác ở dạng phân tử với mục đích định hướng hệ miễn dịch tấn công tới khối u.

Hơn nữa, nhóm nghiên cứu cũng đang tiến hành mở rộng phương pháp điều trị ung thư bằng cách sử dụng vi khuẩn đối với nhiều loại khối u. Hiện nay, vi khuẩn cần được tiêm vào vị trí rất gần khối u bởi vì nếu tiêm vào động mạch, máu sẽ chảy quá nhiều và khoảng cách tiêm ảnh hưởng khá rõ rệt đến số lượng vi khuẩn tiếp cận được đến khối u. Điều này làm ảnh hưởng sự dẫn thuốc đến khối u ở các bệnh nhân mắc ung thư đại tràng, ung thư tiền liệt tuyến và ung thư vú tiến triển. Tuy nhiên, nhóm của Martel cũng chỉ ra rằng ở động vật, có thể vận chuyển vi khuẩn đến động mạch và đủ gần để tiếp cận khối u bằng cách đóng gói chúng trong các chất mang có từ tính và đẩy chúng bằng lực điện từ của máy quét MRI. Vi khuẩn sau đó có thể giải phóng chất mang giống như ngư lôi giải phóng tàu ngầm khi chúng tới gần được khối u. Cách tiếp cận nhiều bước này có thể mở ra một hướng mới trong việc sử dụng vi khuẩn để dẫn thuốc vào sâu hơn những cơ quan bị ung thư trong cơ thể người bệnh.

Martel nói rằng, kết quả thử nghiệm đầu tiên đối với chuột được tiêm vi khuẩn cho thấy, thực tế là vi khuẩn chết sau 30 phút kể từ lúc bắt đầu tiêm, đây cũng có thể là tín hiệu đáng mừng về độ an toàn của phương pháp điều trị này trên người.

Kích thước khối u giảm mạnh khi xử lý bằng liệu pháp vi khuẩn Magnetotactic. Trên đây là hình ảnh Ch-STD dùng chuỗi magnetosmes (hạt nano có màng bọc)

(Nguồn ảnh: https://microbewiki.kenyon.edu)

Theo Martel: “Sử dụng những vi khuẩn này thực sự là cơ chế tuyệt vời, Chúng có thể tái tạo nhanh chóng, giá thành rẻ, chúng ta lại có thể tiêm cùng lúc vào cơ thể người bệnh hàng trăm triệu  thậm chí nhiều hơn các vi khuẩn dạng này”.

Tài liệu tham khảo:

1. "Swarms of magnetic bacteria could be used to deliver drugs to tumors", NIH, September 21, 2016.

2. Michael Hopkin, "Magnet-making bacteria could target tumours", Nature, 8 September 2004.

Lược dịch và tổng hợp Đỗ Thị Roan