Đánh bại ung thư bằng cách 'ăn' chính khối u

Ảnh minh họa: Times of India

Một nhóm nghiên cứu do Đại học Waterloo dẫn đầu đang phát triển một phương pháp điều trị ung thư đầy triển vọng: sử dụng vi khuẩn được biến đổi gene để “ăn” khối u từ bên trong, mở ra hướng tiếp cận hoàn toàn khác so với các liệu pháp truyền thống.

Khai thác “điểm yếu” của khối u

Theo nhóm nghiên cứu, các bào tử vi khuẩn khi được đưa vào cơ thể sẽ tìm đến khối u - nơi có môi trường đặc thù với nhiều chất dinh dưỡng nhưng gần như không có oxy. Đây lại chính là điều kiện lý tưởng để một số loại vi khuẩn phát triển.

“Bào tử vi khuẩn xâm nhập vào khối u, nơi có nhiều chất dinh dưỡng nhưng không có oxy và bắt đầu tiêu thụ các chất dinh dưỡng đó, đồng thời phát triển về kích thước”, Tiến sĩ Marc Aucoin, Giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học Waterloo cho biết. “Nhờ vậy, chúng ta có thể “chiếm lĩnh” vùng trung tâm của khối u, và vi khuẩn về cơ bản sẽ loại bỏ khối u khỏi cơ thể”.

Loài vi khuẩn được các nhà khoa học lựa chọn là Clostridium sporogenes - thường tồn tại trong đất và chỉ sinh trưởng trong môi trường hoàn toàn thiếu oxy. Đặc điểm này khiến nó trở thành “ứng viên” phù hợp để tấn công phần lõi của khối u rắn, nơi chứa nhiều tế bào chết và không có oxy.

Khi xâm nhập vào khu vực này, vi khuẩn bắt đầu tiêu thụ các chất dinh dưỡng, sinh sôi và dần “chiếm lĩnh” không gian bên trong khối u, từ đó góp phần phá hủy cấu trúc của khối u.

Rào cản sinh học và lời giải từ công nghệ gene

Tuy nhiên, phương pháp này không hoàn toàn suôn sẻ. Khi lan ra vùng rìa khối u - nơi có sự hiện diện của oxy - vi khuẩn sẽ chết trước khi kịp tiêu diệt toàn bộ khối u.

Để khắc phục hạn chế này, các nhà khoa học đã tiến hành chỉnh sửa gene, bổ sung một đoạn gene từ vi khuẩn “họ hàng” có khả năng chịu oxy tốt hơn. Nhờ đó, vi khuẩn có thể tồn tại lâu hơn ở vùng rìa khối u.

Song song, nhóm nghiên cứu cũng phát triển cơ chế kiểm soát thời điểm kích hoạt gene này thông qua hiện tượng cảm biến mật độ quần thể. Đây là cơ chế giao tiếp hóa học giữa các vi khuẩn, cho phép chúng “nhận biết” khi số lượng đạt đến ngưỡng nhất định.

Các nhà nghiên cứu của Đại học Waterloo (từ trái sang phải): Tiến sĩ Brian Ingalls, Tiến sĩ Sara Sadr và Tiến sĩ Marc Aucoin đã tạo ra vi khuẩn có khả năng điều trị ung thư bằng cách ăn các khối u từ bên trong. Ảnh: Đại học Waterloo

Chỉ khi quần thể vi khuẩn đủ lớn trong khối u, tín hiệu hóa học mới đủ mạnh để kích hoạt gene chịu oxy. Điều này giúp tránh nguy cơ vi khuẩn phát triển ngoài ý muốn ở những môi trường giàu oxy như máu - yếu tố then chốt bảo đảm an toàn sinh học.

Bước tiến của sinh học tổng hợp

Trong quá trình thử nghiệm, các nhà khoa học đã chứng minh khả năng biến đổi clostridium sporogenes để chịu oxy. Ở nghiên cứu tiếp theo, họ kiểm chứng hệ thống kiểm soát bằng cách khiến vi khuẩn sản sinh protein phát huỳnh quang, qua đó theo dõi hoạt động của cơ chế gene.

Các nhà nghiên cứu mô tả hệ thống này như một “mạch điện sinh học”, trong đó các đoạn ADN đóng vai trò như linh kiện, phối hợp với nhau để tạo ra phản ứng chính xác và có thể dự đoán.

Hướng tới thử nghiệm tiền lâm sàng

Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm dự kiến tích hợp gene chịu oxy và cơ chế cảm biến mật độ quần thể vào cùng một chủng vi khuẩn, trước khi tiến hành thử nghiệm tiền lâm sàng trên khối u.

Ảnh: Shutterstock

Dự án được khởi nguồn từ nghiên cứu của nghiên cứu sinh Bahram Zargar, với sự tham gia của các chuyên gia trong lĩnh vực kỹ thuật, toán học và khoa học sự sống. Cách tiếp cận liên ngành này được kỳ vọng sẽ rút ngắn khoảng cách từ nghiên cứu cơ bản đến ứng dụng lâm sàng.

Ngoài ra, nhóm cũng hợp tác với Trung tâm Nghiên cứu Vi sinh Môi trường (CREM Co Labs) tại Toronto nhằm thúc đẩy quá trình thương mại hóa công nghệ.

Triển vọng và thách thức

Dù vẫn đang ở giai đoạn đầu, phương pháp “vi khuẩn ăn khối u” được đánh giá là một trong những hướng tiếp cận táo bạo trong điều trị ung thư. Nếu thành công, nó có thể bổ sung hoặc thay thế một phần các liệu pháp hiện nay như hóa trị, xạ trị - vốn đi kèm nhiều tác dụng phụ.

Tuy vậy, các chuyên gia cũng lưu ý rằng cần thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá tính an toàn, khả năng kiểm soát và hiệu quả lâu dài trước khi phương pháp này có thể được áp dụng trên người.

Trong bối cảnh y học đang chuyển mạnh sang các giải pháp cá thể hóa và công nghệ cao, việc khai thác vi khuẩn như một “vũ khí sinh học” chống ung thư cho thấy tiềm năng lớn của sinh học tổng hợp trong việc định hình tương lai điều trị bệnh.