Tiêu diệt tế bào ung thư nhờ vi khuẩn điều khiển bằng âm thanh
Hóa trị liệu đã được chứng minh là một công cụ có giá trị trong điều trị nhiều loại bệnh ung thư, nhưng nó có một mặt trái lớn. Các nhà khoa học tại Caltech (Viện Công nghệ California) có thể có một giải pháp tốt hơn: Sử dụng vi khuẩn điều khiển bằng âm thanh, đã được biến đổi gen để giúp tìm kiếm và tiêu diệt các tế bào ung thư.
Trong nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Nature Communications, nhóm nghiên cứu đến từ phòng thí nghiệm của giáo sư kỹ thuật hóa học Mikhail Shapiro (California) cho biết, họ đã phát triển một chủng vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) đặc biệt có khả năng xâm nhập vào khối u khi tiêm vào cơ thể bệnh nhân.
Nhóm nghiên cứu ở Caltech biến đổi vi khuẩn E. coli và kích thích bằng sóng siêu âm để chúng tiết hóa chất tiêu diệt tế bào ung thư mà không làm hại tế bào khỏe mạnh.
Khởi điểm của nghiên cứu là một chủng vi khuẩn E. coli mang tên Nissle 1917, đã được thông qua để sử dụng ở người. Sau khi tiêm vào mạch máu, những vi khuẩn này lan khắp cơ thể. Hệ thống miễn dịch của bệnh nhân sẽ tiêu diệt chúng, diệt trừ vi khuẩn đã chui vào khối u, cung cấp một môi trường ức chế miễn dịch.
Thay vì giết chết cả tế bào khỏe mạnh như nang tóc trong hóa trị liệu, vi khuẩn biến đổi gene điều khiển bằng âm thanh chỉ tập trung tìm kiếm và phá hủy tế bào ung thư. Các nhà khoa học ở Viện Công nghệ California tìm ra giải pháp tốt hơn hóa trị liệu nhằm điều trị nhiều loại ung thư. Sau khi tới đích, vi khuẩn có thể được kích thích để sản sinh dược chất chống ung thư bằng các xung siêu âm.
Giáo sư Shapiro cho biết: “Mục tiêu của công nghệ này là tận dụng khả năng của lợi khuẩn biến đổi gene để xâm nhập vào khối u, đồng thời sử dụng siêu âm để kích hoạt chúng giải phóng những loại thuốc hữu hiệu bên trong khối u”.
Các nhà khoa học chỉnh sửa vi khuẩn để chứa hai nhóm gene mới, để biến vi khuẩn thành công cụ hữu ích trong điều trị ung thư. Một nhóm gene phụ trách sản xuất kháng thể nano, protein tắt tín hiệu mà khối u sử dụng để ngăn chặn phản ứng đối phó của hệ miễn dịch. Sự xuất hiện của những kháng thể này tạo điều kiện cho hệ miễn dịch tấn công khối u. Nhóm gene còn lại đóng vai trò như một công tắc nhiệt kích hoạt gene kháng thể nano khi vi khuẩn trải qua ngưỡng nhiệt nhất định.
Nghiên cứu sử dụng siêu âm hội tụ (FUS) để làm ấm vi khuẩn nằm ở sâu bên trong cơ thể, nơi khối u đang phát triển. FUS tương tự như siêu âm sử dụng để chụp ảnh cơ quan nội tạng hay phôi thai trong tử cung nhưng có cường độ cao hơn và tụ điểm nhỏ hơn. Tập trung siêu âm vào một điểm khiến mô ở vị trí đó nóng lên nhưng mô xung quanh không bị ảnh hưởng. Các nhà nghiên cứu có thể tăng nhiệt độ của mô đó tới ngưỡng mong muốn bằng cách kiểm soát cường độ siêu âm.
Các nhà nghiên cứu tiêm tế bào vi khuẩn vào chuột có khối u trong phòng thí nghiệm để kiểm tra liệu chủng vi khuẩn biến đổi gene có hoạt động như dự kiến hay không. Sau khi cho vi khuẩn thời gian để xâm nhập vào khối u, họ sử dụng sóng âm để làm ấm chúng.
Giáo sư Shapiro và cộng sự nhận thấy chuột điều trị bằng chủng vi khuẩn mới và sóng âm có khối u phát triển chậm hơn nhiều so với chuột chỉ điều trị bằng sóng âm, bằng vi khuẩn hoặc không điều trị thông qua hàng loạt thử nghiệm. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho biết họ sẽ cần tối ưu hóa phương pháp để hướng kích thích nhiệt vào vi khuẩn một cách chính xác hơn. (T/H, NTD)
