Ung thư: hợp chất mới giúp tăng cường hóa trị, ngăn ngừa kháng thuốc

10/06/2019 14:29

DNA polymerase bình thường sao chép DNA chính xác, nhưng DNA polymerase của TLS sao chép DNA bị hỏng theo cách kém chính xác hơn

Các nhà nghiên cứu có thể đã tìm ra cách ngăn chặn các tế bào ung thư tự bảo vệ mình trước hóa trị. Trong một nghiên cứu mới trên chuột, việc ngăn chặn con đường sửa chữa DNA đã ngăn chặn các tế bào ung thư sống sót hoặc trở nên kháng trị.

Graham Walker, Giáo sư Sinh học thuộc Hiệp hội Ung thư Hoa Kỳ tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) ở Cambridge, là một trong những tác giả cao cấp của bài báo mới.

Trong nghiên cứu trước đây, Giáo sư Walker đã nghiên cứu một quá trình sửa chữa DNA mà các tế bào ung thư dựa vào để tránh thiệt hại từ hóa trị. Quá trình này được gọi là tổng hợp xuyên (TLS).

Như các nhà nghiên cứu giải thích, các tế bào khỏe mạnh thường có thể sửa chữa DNA bằng cách loại bỏ chính xác sự phá hủy DNA.

Tuy nhiên, khi các tế bào trở thành ung thư, chúng không còn có thể dựa vào hệ thống sửa chữa bình thường này. Thay vào đó, nó sử dụng TLS, ít chính xác hơn.

Cụ thể, TLS sử dụng polymerase TLS chuyên biệt. Các polymerase là các enzyme có thể tạo ra các bản sao của DNA. DNA polymerase bình thường sao chép DNA chính xác, nhưng DNA polymerase của TLS sao chép DNA bị hỏng theo cách kém chính xác hơn.

Tại sao thuốc hóa trị cần tăng

Quá trình sao chép DNA "không hoàn hảo" này về cơ bản dẫn đến đột biến làm cho các tế bào ung thư kháng lại các phương pháp điều trị gây tổn hại DNA trong tương lai.

Michael Hemann, một giáo sư nghiên cứu sinh học tại MIT, giải thích: "Vì các polymerase DNA TLS này thực sự dễ bị lỗi, nên chúng chịu trách nhiệm cho gần như tất cả các đột biến gây ra bởi các loại thuốc như cisplatin".

Cisplatin là một loại thuốc hóa trị mà các bác sĩ kê toa để điều trị các dạng ung thư khác nhau, bao gồm "ung thư bàng quang, đầu và cổ, phổi, buồng trứng và ung thư tinh hoàn".

Nó hoạt động bằng cách can thiệp vào sửa chữa DNA, gây tổn hại DNA và cuối cùng gây ra cái chết cho tế bào ung thư.

Tuy nhiên, các tế bào ung thư thường kháng với cisplatin. Thuốc cũng có nhiều tác dụng phụ, chẳng hạn như "các vấn đề nghiêm trọng về thận, dị ứng, giảm khả năng miễn dịch với nhiễm trùng, rối loạn tiêu hóa, xuất huyết và giảm thính lực".

Đây là lý do tại sao, trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đặt ra để tăng cường sức mạnh của loại thuốc này. "Chúng tôi đã khẳng định rất rõ rằng với những hóa trị liệu, nếu chúng không chữa khỏi, chúng sẽ khiến trở nên tồi tệ hơn", Hemann nói.

"Chúng tôi đang cố gắng làm cho liệu pháp hóa trị hoạt động tốt hơn và chúng tôi cũng muốn làm cho khối u tái phát nhạy cảm với trị liệu khi dùng liều lặp lại".

Pei Zhou, giáo sư hóa sinh tại Đại học Duke ở Durham, NC và Jiyong Hong, giáo sư hóa học tại Đại học Duke, cũng là tác giả cao cấp của nghiên cứu mới, hiện xuất hiện trên tạp chí Cell.

1 trong số 10.000 thuốc tăng cường cisplatin

Hemann, Giáo sư Walker và các đồng nghiệp đã bắt đầu bằng cách chuyển sang một số nghiên cứu trước đây mà họ đã thực hiện gần một thập kỷ trước.

Vào thời điểm đó, họ đã công bố hai nghiên cứu phá vỡ các cơ chế trong TLS. Họ cho thấy rằng, để cisplatin hoạt động, TLS phải bị gián đoạn.

Cụ thể, họ phát hiện ra rằng việc giảm biểu hiện TLS polymerase Rev1 bằng cách sử dụng can thiệp RNA đã giúp thuốc cisplatin hiệu quả hơn nhiều trong việc chống ung thư hạch và ung thư phổi trên mô hình chuột, ngăn ngừa các khối u tái phát trở nên kháng thuốc.

Trong nghiên cứu mới, họ đã sàng lọc khoảng 10.000 hợp chất thuốc có khả năng phá vỡ quy trình TLS.

Cuối cùng họ đã tìm thấy một loại thuốc liên kết chặt chẽ với Rev1 và ngăn không cho nó tương tác với các polymerase và protein khác cần thiết cho TLS xảy ra.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm hợp chất này kết hợp với cisplatin trong nhiều loại tế bào ung thư ở người và phát hiện ra rằng sự kết hợp này đã phá hủy nhiều tế bào ung thư hơn so với chỉ dùng thuốc hóa trị.

Ngoài ra, các tế bào ung thư sống sót ít có khả năng hình thành các đột biến mới giúp chúng kháng thuốc.

"Bởi vì chất ức chế [TLS] này nhắm vào khả năng gây đột biến của các tế bào ung thư để chống lại trị liệu", đồng tác giả nghiên cứu và nhà nghiên của MIT, Nimrat Chatterjee, "nó có khả năng giải quyết vấn đề tái phát ung thư, nơi ung thư tiếp tục phát triển mới, đột biến và cùng nhau đặt ra một thách thức lớn trong điều trị ung thư".

Hợp chất làm tăng tế bào ung thư

Tiếp theo, các nhà khoa học đã thử nghiệm sự kết hợp thuốc trong mô hình chuột có khối u ác tính với tế bào ung thư ở người và thấy rằng các khối u co lại nhiều hơn khi các nhà khoa học điều trị chúng bằng sự kết hợp thuốc so với chỉ dùng cisplatin.

"Hợp chất này làm tăng sự tiêu diệt tế bào bằng cisplatin và ngăn ngừa đột biến, đó là những gì chúng tôi mong đợi từ việc ngăn chặn con đường này".

Giáo sư Graham Walker.

Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có kế hoạch kiểm tra các cơ chế đằng sau tác động của sự kết hợp này. Họ nhằm mục đích bắt đầu thử nghiệm nó ở người.

"Đó là một mục tiêu lớn trong tương lai, để xác định bối cảnh mà liệu pháp kết hợp này sẽ hoạt động đặc biệt tốt", Hemann nói.