1.3 Melanin và ứng dụng trong điều trị ung thư
1.3.5 Ứng dụng của melanin trong điều trị ung thư
Melanin là polyme tự nhiên vơ định hình. Đa phần melanin đều khơng tan trong nước, chỉ tan trong dung dịch NaOH đặc, tan ít trong dimethyl sulfoxide (DMSO). Chính vì vậy, để nghiên cứu khả năng bảo vệ tế bào hay mô lành của melanin, melanin sẽ được bọc liposome hoặc polyme để đưa chúng về dạng tan trong nước.
Melanin có nhiều chức năng quan trọng trong cơ thể người chẳng hạn như hấp thụ tia UV và triệt tiêu các gốc tự do. Melanin cịn được tìm thấy trong vùng chất đen của cuống não, tuy vậy vai trò sinh học của chúng còn chưa thực sự được biết rõ. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây cho thấy melanin đóng vai trị như là một chất bán dẫn có khả năng dẫn điện và dẫn ion, có thể được ứng dụng
trong điện sinh học. Vì vậy khả năng neuromelanin có tham gia vào trong các hoạt động dẫn truyền tín hiệu của của tế bào thần kinh là khá cao [2].
Melanin còn được sử dụng dưới dạng hạt nano và tiêm vào tĩnh mạch để bảo vệ tủy xương trong quá trình chiếu xạ điều trị ung thư và cho thấy có những kết quả khả quan. Các hạt nano có thể được sử dụng như là các chất mang để vận chuyển melanin vào tủy xương, giúp bảo vệ các tế bào tạo máu trong quá trình xạ trị ung thư [70].
Khả năng hấp thụ tia UV là một trong những đặc tính quan trọng nhất của melanin trong việc bảo vệ cơ thể người khỏi sự tấn công của tia xạ từ mặt trời. Tia UV là yếu tố môi trường quan trọng nhất ảnh hưởng đến chức năng và sự sinh tồn của nhiều loại tế bào, và là nguyên nhân chính gây ra các loại ung thư da như ung thư tế bào đáy BCC (basal cell carcinoma), ung thư tế bào vẩy SCC (squamous cell carcinoma) và ung thư tế bào sắc tố melanoma [24, 31]. Một trong những ảnh hưởng cấp tính quan trọng nhất của tia UV đó là gây ra sự phân hủy hoặc đột biến ADN. Các tia UV có bước sóng càng ngắn thì tác động càng mạnh. Trong khi UVB được cho là bị hấp thu trực tiếp bởi ADN và vì vậy là nguyên nhân trực tiếp gây đột biến gen thì UVA tác động lên ADN một cách gián tiếp bởi sự sinh ra các gốc tự do hoạt tính cao (ROS), từ đó dẫn tới sự phá vỡ cấu trúc mạch đơi của ADN và hình thành các liên kết ngang giữa ADN và protein [47, 76]. Các nghiên cứu trước đây đã cho thấy trên 50% các loại ung thư BCC và SCC là có liên quan đến những sự đột biến dưới tác động của UVB [5, 87]. Các nghiên cứu dịch tễ học đã cho thấy có mối quan hệ giữa hàm lượng sắc tố và sự phát sinh của các loại ung thư da. Những người da trắng có nguy cơ bị ung thư da cao gấp 70 lần so với những người da đen. Nồng độ melanin dưới da được cho là đóng vai trị chính yếu trong kết quả này với khả năng hấp thu và phân tán tia UV của nó, làm cho tia UV khơng có khả năng xun thấu và tiếp xúc với các tế bào ở các lớp sâu hơn của da [39, 43]. Nghiên cứu trước đây cũng cho thấy chỉ có 7,4% UVB và 17,5% UVA đi qua lớp biểu bì của người da đen, trong khi đó có tới 24% UVB và 55% UVA đi qua biểu bì của người da trắng.
Thêm vào đó, các melanosomes trong da đen kháng lại sự phân hủy của các enzyme lysozyme và giữ sự tương tác với các lớp biểu bì và hình thành nên các mũ ở phía trên nhân của các tế bào melanocyte và keratinocyte giúp bảo vệ nhân tế bào khỏi sự tấn công của tia UV. Trong khi đó ở sắc tố của người da trắng dễ bị phân hủy hơn và chỉ có khả năng tạo thành các lớp hạt bụi melanin trên nhân tế bào nên khả năng chống tia UV kém [7]. Trong điều trị melanoma, melanin được sử dụng làm đích nhận diện của thuốc kết hợp hóa xạ trị để điều trị ung thư melanoma [12, 35, 63].
Một số nghiên cứu khác cũng cho thấy có mối liên hệ giữa hàm lượng sắc tố melanin và khả năng nhiễm virus HIV. Hàm lượng melanin càng cao thì làm giảm khả năng nhiễm virus HIV qua đường tình dục [50]. Các nghiên cứu trên tế bào MT-2 cho thấy melanin ức chế sự hợp bào và sự ly giải tế bào gây ra bởi HIV-1 [72]. Các nghiên cứu trước đây cho thấy melanin có khả năng ức chế sự nhân lên của HIV-I và HIV-II trong các dòng tế bào lymphoblastoid MT-2 và H9 và trong các tế bào T. Nồng độ melanin tới 10 microgam/ml không gây độc tế bào. Melanin ngăn cản sự xâm nhiễm virus vào tế bào cũng như cản trở và cạnh tranh với virus trong sự bao bọc lên bề mặt tế bào thông qua sự gắn kết với các glycoprotein [53]. Chính vì vậy, melanin được nghiên cứu sử dụng làm thuốc trong điều trị HIV.
Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU