Phát triển thuốc điều trị ung thư dạng nhỏ mũi

Các nhà nghiên cứu tại Trường Y khoa Đại học Washington ở St. Louis, phối hợp với các chuyên gia từ Đại học Northwestern, vừa phát triển một phương pháp điều trị không xâm lấn cho u nguyên bào thần kinh đệm - một trong những dạng ung thư não nguy hiểm và ác tính nhất.

Phương pháp này dựa trên các cấu trúc nano tinh vi, được chế tạo từ vật liệu siêu nhỏ, có khả năng vận chuyển hợp chất chống ung thư vào não thông qua những giọt nhỏ mũi đơn giản. Trong các nghiên cứu trên chuột, liệu pháp này đã điều trị thành công u nguyên bào thần kinh đệm bằng cách kích thích hệ miễn dịch của não, đồng thời tránh được xâm lấn như trong các phương pháp điều trị tương tự đang được phát triển.

U nguyên bào thần kinh đệm phát triển từ các tế bào sao, một loại tế bào não, là khối u ác tính phổ biến nhất, ảnh hưởng khoảng ba người trong 100.000 dân ở Mỹ. Bệnh tiến triển nhanh và gần như luôn gây tử vong. Một trong những thách thức lớn nhất trong điều trị là làm sao để thuốc thâm nhập hiệu quả vào não.

“Chúng tôi muốn thay đổi thực tế này và phát triển một phương pháp điều trị không xâm lấn có thể kích hoạt phản ứng miễn dịch tấn công u nguyên bào thần kinh đệm. Với nghiên cứu này, chúng tôi đã chứng minh rằng các cấu trúc nano được thiết kế chính xác, gọi là axit nucleic hình cầu, có thể kích hoạt an toàn và hiệu quả các con đường miễn dịch mạnh trong não. Điều này định nghĩa lại cách thức có thể thực hiện liệu pháp miễn dịch ung thư trên những khối u khó tiếp cận”, Tiến sĩ Alexander H. Stegh, giáo sư và phó chủ nhiệm nghiên cứu tại Khoa Phẫu thuật Thần kinh Taylor Family, Trường Y WashU, đồng thời là đồng tác giả liên hệ của nghiên cứu cho biết.

U nguyên bào thần kinh đệm thường được gọi là "khối u lạnh" vì nó không tự nhiên kích hoạt phản ứng miễn dịch mạnh. Khác với "khối u nóng" dễ phản ứng với liệu pháp miễn dịch, glioblastoma có xu hướng né tránh sự phát hiện. Các nhà khoa học đã tìm cách kích hoạt con đường STING, viết tắt của stimulator of interferon genes, được khởi động khi tế bào nhận diện DNA lạ, từ đó kích hoạt hệ miễn dịch.

Các nghiên cứu trước đây cho thấy thuốc kích hoạt con đường STING có thể chuẩn bị hệ miễn dịch tấn công u nguyên bào thần kinh đệm. Tuy nhiên, các thuốc này phân hủy nhanh và phải tiêm trực tiếp vào khối u mới có hiệu quả. Do cần nhiều liều, việc điều trị đòi hỏi các thủ thuật xâm lấn cao.

"Chúng tôi thực sự muốn giảm tối đa gánh nặng cho bệnh nhân khi họ đang ốm, và tôi nghĩ rằng chúng tôi có thể sử dụng nền tảng axit nucleic hình cầu để đưa thuốc theo cách không xâm lấn," Tiến sĩ Akanksha Mahajan, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Stegh và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu, chia sẻ.

Để giải quyết thách thức này, nhóm của Stegh hợp tác với đồng tác giả liên hệ Chad A. Mirkin, giám đốc Viện Quốc tế về Công nghệ Nano và Giáo sư Hóa học tại Northwestern University. Mirkin đã phát triển axit nucleic hình cầu, các hạt nano phủ dày DNA hoặc RNA, được chứng minh hiệu quả hơn các hệ thống vận chuyển truyền thống.

Hai nhóm đã thiết kế phiên bản đặc biệt của axit nucleic hình cầu với lõi hạt nano vàng và các đoạn DNA ngắn có khả năng kích hoạt con đường STING trong các tế bào miễn dịch mục tiêu. Để đưa các hợp chất này vào não, các nhà nghiên cứu sử dụng đường mũi làm cửa ngõ. Việc tiêm qua mũi đã được nghiên cứu trước đây cho các phương pháp điều trị hướng não, nhưng chưa có liệu pháp nano nào chứng minh khả năng kích hoạt phản ứng miễn dịch chống lại khối u não qua đường này.

"Đây là lần đầu tiên chứng minh rằng chúng tôi có thể tăng cường kích hoạt tế bào miễn dịch trong khối u glioblastoma khi đưa liệu pháp nano từ mũi vào não," Mahajan nói. Nhóm nghiên cứu muốn chứng minh cả khả năng vận chuyển chọn lọc đến não và kích hoạt chính xác các tế bào miễn dịch mục tiêu. Họ gắn nhãn phân tử lên các axit nucleic hình cầu, phát sáng dưới ánh sáng gần hồng ngoại. Sau khi nhỏ giọt nano cho chuột bị u nguyên bào thần kinh đệm, các hạt di chuyển theo đường dây thần kinh chính kết nối vùng mặt với não.

Khi đến nơi, phản ứng miễn dịch do liệu pháp nano kích hoạt tập trung trong các tế bào miễn dịch đặc hiệu tại khối u. Một số hoạt động cũng được ghi nhận ở các hạch bạch huyết lân cận. Quan trọng là liệu pháp không lan rộng khắp cơ thể, giúp giảm nguy cơ tác dụng phụ không mong muốn. Kiểm tra thêm cho thấy các tế bào miễn dịch trong và xung quanh khối u đã kích hoạt con đường STING, cho phép chúng thực hiện cuộc tấn công mạnh mẽ hơn vào ung thư.

Khi liệu pháp nano được kết hợp với các thuốc kích hoạt tế bào T, một loại tế bào miễn dịch quan trọng khác, liệu pháp hai liều đã loại bỏ hoàn toàn khối u ở chuột và tạo ra miễn dịch lâu dài, ngăn ung thư tái phát. Kết quả này vượt trội so với các liệu pháp nhắm mục tiêu STING hiện có.

Stegh lưu ý rằng chỉ kích hoạt con đường STING khó có thể chữa khỏi glioblastoma vì khối u sử dụng nhiều cơ chế để làm suy yếu hoặc ngăn chặn phản ứng miễn dịch. Nhóm nghiên cứu đang nghiên cứu cách bổ sung các đặc tính kích hoạt miễn dịch khác vào cấu trúc nano, nhằm giải quyết nhiều mục tiêu điều trị chỉ với một liệu pháp.

"Đây là phương pháp mang hy vọng cho các liệu pháp an toàn và hiệu quả hơn đối với glioblastoma, cũng như các loại ung thư kháng liệu pháp miễn dịch khác, và đánh dấu bước tiến quan trọng hướng tới ứng dụng lâm sàng", Stegh nói.