Untitled KH&CN nước ngoài 123 Số 1+2 năm 2021 Chẩn đoán và điều trị ung thư bằng nanorobot vi khuẩn Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các nhà khoa học đã có thể điều khiển được hình dạng, k[.]
KH&CN nước sử dụng vi sinh vật virus để chống ung thư Phạm Đức Hùng1, Nguyễn Thế Thịnh2, Nguyễn Thanh Huyền3, Nguyễn Thị Cẩm Trâm4, Nguyễn Thị Thanh Vân5 Đại học Cincinnati (Hoa Kỳ) Trường Đại học dược Hà Nội Trường Đại học y khoa phạm Ngọc Thạch Trường Đại học Cơng nghệ Tp Hồ Chí Minh Đại học uppsala (Thụy Điển) Trong nhiều thập kỷ, nhà khoa học nghiên cứu sử dụng vi sinh vật virus liệu pháp chẩn đoán điều trị ung thư Các liệu pháp có thành cơng vượt trội mặt lâm sàng năm gần Vi khuẩn sử dụng nanorobot sống để giải phóng thuốc chống tế bào ung thư hỗ trợ chẩn đốn hình ảnh, virus biến đổi làm yếu để giúp tiêu diệt tế bào ung thư liệu pháp ly giải khối u bào chế vaccine chống ung thư Chẩn đoán điều trị ung thư nanorobot vi khuẩn Với phát triển khoa học công nghệ, nhà khoa học điều khiển hình dạng, kích thước thành phần hạt nano để tăng cường khả nhắm vào khối u, xây dựng phác đồ điều trị đặc hiệu tế bào ung thư Tuy nhiên, việc định hướng xác vị trí khối u mục tiêu nhiều nhà khoa học việc nghiên cứu phát triển nanorobot [1] Kết hợp việc sử dụng vi khuẩn với phương pháp chế tạo robot kỹ thuật kiểm soát điều hướng từ bên ngồi, nhà nghiên cứu biến ý tưởng tưởng viển vông nanorobot điều trị ung thư trở thành thực Đến thời điểm tại, có phương pháp nhà khoa học giới nghiên cứu ứng dụng để chẩn đoán điều trị ung thư bao gồm: điều khiển gene vi khuẩn, mã hóa cấu trúc nano, điều hướng từ tính chiếu ánh sáng vào khối u (hình 1) Việc kết hợp cơng nghệ sinh học tổng hợp, kỹ thuật biến đổi vật liệu di truyền cơng nghệ robot Hình Các phương pháp ứng dụng vi khuẩn để chẩn đoán điều trị ung thư (A) Điều khiển gene vi khuẩn; (B) Mã hóa cấu trúc nano; (C) Điều hướng từ tính, (D) Chiếu ánh sáng vào khối u Số 1+2 năm 2021 123 KH&CN nước giúp tạo robot vi khuẩn siêu nhỏ có khả tiêu diệt tế bào ung thư khác Trong nghiên cứu mình, nhà khoa học Hoa Kỳ (Đại học California, Đại học San Diego, Viện Công nghệ Massachusetts) nghiên cứu tạo chủng nấm Salmonella enterica suy yếu để giải phóng đồng loạt liệu trình điều trị ung thư lượng vi khuẩn đạt đến mật độ phù hợp, cho phép phân phối thuốc định kỳ khối u chuột Kết nghiên cứu cho thấy, mật độ tế bào vi khuẩn đạt tới ngưỡng tối thiểu, chúng ly giải giải phóng thuốc, vi khuẩn cịn sống tiếp tục tăng sinh nhanh chóng để đạt ngưỡng tối thiểu nhằm lặp lại chu kỳ Để mã hóa cấu trúc nano, nhà khoa học thuộc Đại học Berkeley tìm cấu trúc nano chứa khí vi sinh vật, bao gồm vi khuẩn (bacteria) cổ khuẩn (archaea) Những cấu trúc này, tạo vi khuẩn, đóng vai trị chất cản quang siêu âm hình ảnh, cho phép nhà nghiên cứu hiển thị hóa đường chúng thể (điều quan trọng chẩn đoán theo dõi điều trị, giúp nhà nghiên cứu thấy tích lũy vi khuẩn khối u theo thời gian) Trong nhà khoa học Đại học Polytechnique Montréal (Canada) gắn nanoliposome chứa thuốc vào chủng vi khuẩn có từ tính gọi MC-1, tiêm vị trí lân cận khối u chuột Những vi khuẩn sinh tổng hợp cách tự nhiên hạt nano từ tính bên màng chúng, cho phép nhà nghiên cứu sử dụng từ trường để đưa vi khuẩn đến vào khối u để giải phóng thuốc đóng vai trị chất cản quang chẩn đốn hình ảnh Các nhà khoa học đến từ Đại học Vũ Hán (Trung Quốc) sử dụng ánh sáng để tăng cường hoạt động trao đổi chất E coli cách gắn 124 lên bề mặt chúng vật liệu nano bán dẫn có khả phát quang tử xạ ánh sáng Những chất kích hoạt phản ứng với phân tử nitrat nội sinh vi khuẩn, làm tăng hình thành tiết dạng chất gây độc nitric oxide lên gấp 37 lần Ở chuột thí nghiệm, phương pháp điều trị làm giảm đến 80% phát triển khối u Liệu pháp ly giải khối u virus Đây dạng liệu pháp miễn dịch sử dụng virus để gây nhiễm tiêu diệt tế bào ung thư Virus có khả gây nhiễm xâm nhập vào tế bào, sau chúng sử dụng máy di truyền tế bào vật chủ để tạo chúng lây lan dần sang tế bào khỏe mạnh xung quanh Sự lây nhiễm số virus có liên quan đến phát triển số bệnh ung thư, ví dụ virus viêm gan B (HBV) virus ung thư cổ tử cung (HPV) Gần đây, virus bắt đầu sử dụng để công khối u hình thành Những virus - số biến đổi, gọi virus ly giải khối u, đại diện cho cách thức tiếp cận đầy hứa hẹn để điều trị ung thư nhiều lý [2]: 1) Khả Hình Hỗn hợp Cis Trans [2] Số 1+2 năm 2021 chống virus tế bào ung thư thường bị suy yếu, khiến chúng dễ bị lây nhiễm hơn; 2) Những virus tự nhiên biến đổi để tạo đặc tính có lợi, bao gồm giảm tính lây nhiễm đến tế bào khỏe mạnh đóng vai trị chất mang đặc hiệu khối u; 3) Một nhiễm, virus ly giải khối u khiến tế bào ung thư bị vỡ - tế bào ung thư bị tiêu diệt phóng thích kháng ngun Các kháng ngun kích thích đáp ứng miễn dịch, giúp loại bỏ tế bào khối u cịn sót lại Ví dụ điển hình cách tiếp cận việc tiêm virus theo hỗn hợp Cis Trans (hình 2) Virus sử dụng chất mang có khả công đặc hiệu mục tiêu khối u (phương pháp Cis), từ biểu sản phẩm chống phát triển khối u (protein, chất kích thích phiên mã, chất độc tế bào ) để ly giải khối u chỗ, kết hợp với tác nhân riêng biệt (phương pháp Trans) để tăng cường khả tiêu diệt mô ung thư di Liệu pháp OV Cis (hình bên trái) mã hóa sản phẩm gen chất mang điều trị (xanh cây) trực KH&CN nước tiếp cấu trúc virus (xanh dương) Khi tế bào ung thư bắt đầu nhiễm virus, chất mang điều trị biểu cục với số lượng lớn bề mặt tế bào phơi nhiễm hệ thống hạn chế mức tối thiểu Điều có ưu điểm tránh độc tính tồn thân giảm chi phí điều trị cần liệu trình (OV) Tuy nhiên, nhược điểm phương pháp virus sử dụng cách tiêm trực tiếp vào khối u (IT), chất mang điều trị không biểu tối ưu tế bào ung thư rải rác Liệu pháp OV Trans cần thiết liệu pháp điều trị bổ sung hóa trị hay xạ trị Phương pháp có lợi trường hợp chất điều trị cần điều chỉnh liều ngắn dài thời gian tồn virus khối u Trong phương pháp Trans, việc đồng thời sử dụng liệu pháp điều trị làm tăng thêm chi phí Do để đạt liều điều trị hiệu bên khối u, cần phải tiêm vào thể lượng lớn chất điều trị với độc tính kèm Hiện có liệu pháp sử dụng virus ly giải khối u Cục Quản lý thực phẩm dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) chấp thuận để điều trị ung thư T-VEC (Imlygic®) - loại virus herpes simplex (HSV) biến đổi, lây nhiễm vào thúc đẩy phá hủy tế bào ung thư, virus chấp thuận cho nhóm nhỏ bệnh nhân mắc ung thư da [3] Các tác dụng không mong muốn khác tùy theo loại virus ly giải khối u sử dụng - mục tiêu xác virus đó, vị trí loại ung thư sức khỏe tổng thể bệnh nhân Do khả lây nhiễm vào tế bào khỏe mạnh kích thích hoạt động miễn dịch tổng thể, đơi virus ly giải khối u Hình Cơ chế vaccine ngừa ung thư dùng oncolytic virus [4] (A) Tiêm vaccine ngừa ung thư với kháng nguyên phát tế bào tua trình diện với tế bào lympho Cd4+ Cd8+ với sinh sản vơ tính hình thành kháng thể (B) Cảm ứng bão miễn dịch xâm nhập tế bào T độc, phá hủy thông qua trung gian kháng thể, hình thành bổ thể với phản hồi tự phân hủy chết tế bào theo chương trình Màu cam vaccine chứa virus ly giải khối u; màu xanh dương tế bào miễn dịch; màu xanh nhạt kháng thể; màu xanh mòng két bổ thể khiến hệ thống miễn dịch công vào tế bào khỏe mạnh việc sử dụng chúng mang đến nguy nhiễm trùng Các tác dụng không mong muốn phổ biến bao gồm: ớn lạnh, mệt mỏi, triệu chứng giống cúm, đau chỗ tiêm, buồn nôn sốt [3] diện kháng ngun (hình 3) Phương pháp kiểm soát điều chỉnh để nhắm đến tế bào ung thư thông qua biến đổi gen Do đó, virus ly giải khối u sử dụng loại vaccine chống ung thư hiệu [4] Cơ chế vaccine chống ung thư sử dụng virus Các ứng dụng sử dụng vi khuẩn virus chống ung thư nêu mở triển vọng việc chẩn đoán điều trị bệnh ung thư Tuy nhiên, liệu pháp cần có nhiều nghiên cứu lâm sàng nghiên cứu kết hợp với liệu pháp điều trị truyền thống khác ? Cơ chế sinh lý trình bao gồm điều hòa miễn dịch tạo nhớ miễn dịch cho tế bào thông qua việc giới thiệu kháng nguyên cách mạnh mẽ đặc hiệu mơ đích Việc sử dụng virus để cung cấp kháng ngun có lợi vật liệu di truyền mã hóa, bảo tồn tốt trình lây nhiễm dịch mã sau Các nghiên cứu bổ sung động vật thử nghiệm sớm người rằng, virus ly giải khối u tạo kháng thể thơng qua trung gian miễn dịch, phụ thuộc vào bổ thể, gây độc tế bào đặc hiệu tế bào ung thư Kết trình bao gồm việc kích hoạt tự thực bào chu trình chết tế bào theo chương trình tạo “cơn bão miễn dịch” bên khối u để tăng cường khả nhận TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]bhttps://www.the-scientist.com/ features/bacteria-as-living-microrobots-tofight-cancer-67305 [2] N.S Martin, J.C Bell (2018), “Oncolytic virus combination therapy: killing one bird with two stones”, Molecular Therapy, 26(6), pp.1414-1422 [3]bhttps://www.cancerresearch.org/ immunotherapy/treatment-types/oncolyticvirus-therapy [4] J Raja, et al (2018), “Oncolytic virus immunotherapy: future prospects for oncology”, Journal for Immunotherapy of Cancer, 6(1), p.140 Số 1+2 năm 2021 125 ... ung thư thơng qua biến đổi gen Do đó, virus ly giải khối u sử dụng loại vaccine chống ung thư hiệu [4] Cơ chế vaccine chống ung thư sử dụng virus Các ứng dụng sử dụng vi khuẩn virus chống ung thư. .. khỏe mạnh xung quanh Sự lây nhiễm số virus có liên quan đến phát triển số bệnh ung thư, ví dụ virus vi? ?m gan B (HBV) virus ung thư cổ tử cung (HPV) Gần đây, virus bắt đầu sử dụng để cơng khối... bào ung thư, virus chấp thuận cho nhóm nhỏ bệnh nhân mắc ung thư da [3] Các tác dụng khơng mong muốn khác tùy theo loại virus ly giải khối u sử dụng - mục tiêu xác virus đó, vị trí loại ung thư