'DNA origami' giải quyết các tế bào ung thư đa kháng thuốc
Một công cụ DNA kết hợp liệu pháp gen với hóa trị có thể là một phương pháp mới đầy hứa hẹn để đánh bại các tế bào ung thư đa kháng thuốc.
Công cụ này là một "dạng nano DNA được điều chỉnh" có thể mang các loại thuốc hóa trị liệu vào các tế bào ung thư được nhắm mục tiêu đồng thời làm im lặng các gen kháng thuốc của tế bào.
Kỹ thuật này là công trình nghiên cứu của các nhà khoa học tại Trung tâm Khoa học và Công nghệ Nano Quốc gia ở Bắc Kinh, Trung Quốc.
Một bài báo gần đây trên tạp chí Angewandte Chemie phiên bản quốc tế đưa ra một tài khoản chi tiết về cách nhóm đã phát triển và thử nghiệm các dạng nano DNA.
Các phương pháp điều trị bằng thuốc đã cải thiện đáng kể tỷ lệ sống sót và chất lượng cuộc sống của những người mắc bệnh ung thư.
Tuy nhiên, có nhiều trường hợp ban đầu ung thư đáp ứng tốt với điều trị nhưng sau đó lại tái phát hoặc tái phát do kháng thuốc.
Thuốc tràn ra ngoài
Các nhà khoa học đã xác định được một số cơ chế tế bào có thể kích hoạt hoặc thúc đẩy sự kháng thuốc trong bệnh ung thư.
Một trong số đó là “dòng chảy thuốc”, một quá trình trong đó các protein vận chuyển bơm thuốc ra khỏi cơ thể tế bào qua màng của nó. Cơ chế phóng thích tồn tại "trong tất cả các tế bào sống", không chỉ các tế bào ung thư.
Ví dụ, các tế bào trong thành ruột có rất nhiều protein vận chuyển giúp bơm thuốc và các tác nhân có hại khác trở lại đường tiêu hóa.
Nhờ các nghiên cứu sâu rộng, các nhà khoa học hiện đã biết rất nhiều về vai trò của cơ chế dòng chảy và các protein vận chuyển trong việc phát triển tình trạng kháng thuốc ở bệnh ung thư.
Một trong những protein vận chuyển đầu tiên mà họ xác định là một trong những protein được mã hóa bởi gen đa kháng thuốc 1 (MDR1).
Các nghiên cứu cũng đã tiết lộ rằng khi một số cơ quan nhất định trở thành ung thư, các mô của chúng bắt đầu biểu hiện MDR1 mạnh mẽ hơn.
Đặc biệt, một nghiên cứu đã phát hiện ra rằng điều trị bằng thuốc chống ung thư mạnh doxorubicin làm tăng đáng kể biểu hiện của MDR1 trong tế bào ung thư nhưng không phải tế bào khỏe mạnh của phổi.
Nhắm mục tiêu theo tế bào và làm im lặng gen
Do đó, mặc dù một loại thuốc có thể rất tốt trong việc tiêu diệt tế bào ung thư, nhưng nếu tế bào đào thải nó tốt hơn, thì cuối cùng, thuốc sẽ không ở bên trong tế bào đủ lâu để phát huy tác dụng.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu ung thư đang tìm cách tắt các gen thúc đẩy dòng chảy thuốc trong các tế bào khối u.
Một cách tiếp cận để tắt máy bơm dòng chảy là kỹ thuật làm im lặng gen được gọi là can thiệp RNA (RNAi). Điều này sử dụng các phân tử được gọi là khuôn mẫu phiên mã RNA để can thiệp vào sự biểu hiện gen trong tế bào.
Tuy nhiên, để điều trị có hiệu quả, các khuôn mẫu phiên mã RNA phải được giải phóng bên trong cơ thể tế bào, hoặc tế bào chất. Thứ hai, điều này phải diễn ra cùng lúc với việc cung cấp thuốc giết chết các tế bào. Và thứ ba, các tế bào khỏe mạnh phải được giữ nguyên.
Dạng nano DNA mới giải quyết cả ba yêu cầu - nó nhắm mục tiêu cụ thể vào các tế bào ung thư, nó đưa thuốc chống ung thư vào bên trong của chúng và ngắt các gen điều khiển máy bơm dòng chảy của chúng để thuốc có thời gian hoạt động.
Nhóm đã sử dụng kỹ thuật "DNA origami" để tạo ra một nền tảng bao gồm tất cả các thành phần cần thiết để những điều này xảy ra.
Sử dụng phương pháp đã được thiết lập tốt, các nhà khoa học có thể tạo ra các nền tảng DNA bao gồm các hình dạng phân tử đơn giản và phức tạp đủ nhỏ để hoạt động ở cấp độ tế bào.
Trong trường hợp này, nhóm đã tạo ra một cấu trúc đơn giản có thể tự lắp ráp thành một dạng nano DNA hình tam giác. Nền tảng này có một số trang web có thể liên kết với các “đơn vị chức năng” khác nhau.
'Chiến lược mới cho các khối u đa kháng thuốc'
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm khả năng của nền tảng DNA trong việc cung cấp các mẫu phiên mã RNA và thuốc hóa trị doxorubicin một cách có chọn lọc trước tiên trong môi trường nuôi cấy tế bào và sau đó ở chuột mắc các khối u đa kháng thuốc.
Họ đã sử dụng “hai khuôn mẫu phiên mã RNA dạng kẹp tóc nhỏ tuyến tính.” Một trong số này đảm nhận việc làm im lặng gen, và nhóm kia lo nhận dạng và chèn tế bào.
Kết quả cho thấy “nền tảng DNA phù hợp” rất hiệu quả trong cả việc phân phối và phát hành có chọn lọc hai mặt hàng. Điều này cũng dẫn đến tỷ lệ tiêu diệt khối u có chọn lọc cao.
Nhóm nghiên cứu nói rằng nghiên cứu chứng minh cách tạo ra một cấu trúc nano cung cấp hóa trị một cách có chọn lọc cho các tế bào ung thư đồng thời ngăn chặn sự kháng thuốc bằng cách sử dụng chức năng im lặng của gen mà không gây hại cho các mô khỏe mạnh.
Họ gợi ý rằng cũng có thể điều chỉnh các nền tảng DNA để sử dụng trong một loạt các phương pháp điều trị bằng cách thay đổi mục tiêu, trọng tải và chiến lược phân phối.
Các tác giả kết luận:
“Dạng nano DNA được thiết kế riêng này, kết hợp liệu pháp RNAi và hóa trị, cung cấp một chiến lược mới để điều trị các khối u đa kháng thuốc.”
