Dùng vi khuẩn để 'ăn' khối u từ bên trong

Ảnh minh họa

Các nhà khoa học tại Đại học Waterloo, Ontario (Canada) đang tiếp cận một hướng điều trị ung thư mới: "Dùng vi khuẩn được thiết kế đặc biệt để "ăn" khối u từ bên trong". Tiến sĩ Marc Aucoin, giáo sư kỹ thuật hóa học, cho biết bào tử vi khuẩn sau khi được đưa vào cơ thể sẽ tìm đến khối u và xâm nhập vào khu vực trung tâm giàu dinh dưỡng nhưng thiếu oxy. Tại đây, vi khuẩn bắt đầu hấp thụ dưỡng chất, sinh sôi và gia tăng kích thước. "Về cơ bản, chúng đang loại bỏ khối u khỏi cơ thể", Aucoin cho biết.

Trọng tâm của phương pháp này là vi khuẩn Clostridium sporogenes, một loài thường tồn tại trong đất và chỉ phát triển trong môi trường hoàn toàn không có oxy. Đặc điểm này khiến chúng trở thành "ứng viên" phù hợp để tấn công phần lõi của các khối u rắn, nơi tập trung nhiều tế bào chết và gần như thiếu oxy - điều kiện lý tưởng để vi khuẩn sinh sôi.

Tuy nhiên, thách thức đặt ra là khi vi khuẩn lan ra các vùng rìa của khối u, nơi bắt đầu có sự hiện diện của oxy, chúng sẽ suy yếu và chết trước khi tiêu diệt toàn bộ tế bào ung thư. Trong khi đó, việc loại bỏ hoàn toàn tế bào khối u là yếu tố then chốt để ngăn nguy cơ tái phát. Để khắc phục hạn chế này, nhóm nghiên cứu đã cấy ghép thêm một đoạn gen từ loài vi khuẩn có họ hàng gần, vốn có khả năng chịu đựng môi trường có nồng độ oxy thấp tốt hơn. Nhờ điều chỉnh di truyền này, các vi sinh vật biến đổi gen có thể tồn tại lâu hơn ở khu vực ngoại vi của khối u, nơi trước đây chúng khó thích nghi.

Bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng phải tìm cách kiểm soát thời điểm kích hoạt cơ chế chịu oxy. Nếu được bật quá sớm, vi khuẩn có thể phát triển ở những vùng giàu oxy như mạch máu, tiềm ẩn nguy cơ thiếu an toàn. Để giải quyết vấn đề này, họ ứng dụng cơ chế "giao tiếp" tự nhiên của vi khuẩn, gọi là quorum sensing, quá trình dựa trên các tín hiệu hóa học do vi khuẩn tiết ra.

Khi số lượng vi khuẩn tăng lên, nồng độ tín hiệu cũng mạnh dần. Chỉ khi đạt đến một ngưỡng đủ lớn bên trong khối u, tín hiệu mới kích hoạt gen kháng oxy. Cơ chế này giúp đảm bảo vi khuẩn chỉ bật chế độ sinh tồn trong môi trường có oxy khi thực sự cần thiết, qua đó nâng cao tính an toàn và hiệu quả của phương pháp điều trị.

Trong một nghiên cứu trước đó, nhóm khoa học cho thấy vi khuẩn Clostridium sporogenes có thể được biến đổi gen để tăng khả năng chịu đựng oxy. Ở bước tiếp theo, họ kiểm chứng hệ thống quorum sensing bằng cách lập trình để vi khuẩn tạo ra một protein phát huỳnh quang màu xanh lá. Nhờ tín hiệu phát sáng này, các nhà nghiên cứu có thể xác nhận cơ chế kích hoạt diễn ra đúng vào thời điểm dự kiến.

Giai đoạn tiếp theo sẽ kết hợp cả gen chịu oxy và hệ thống điều khiển cảm ứng mật độ quần thể vào cùng một chủng vi khuẩn, sau đó đánh giá hiệu quả tiêu diệt khối u trong các thử nghiệm tiền lâm sàng. Theo ước tính, quá trình chuẩn bị cho thử nghiệm lâm sàng có thể mất thêm 3 - 4 năm, tùy thuộc vào nguồn tài trợ. Nếu thuận lợi, bệnh nhân ung thư có thể tiếp cận phương pháp điều trị này trong khoảng 5 năm tới.

Các nhà khoa học đánh giá đây là một hướng đi nhiều triển vọng, bởi khác với một số liệu pháp tế bào phức tạp và tốn kém, vi khuẩn có chi phí thấp hơn và dễ nuôi cấy ở quy mô lớn.

Nguồn: Theo Science Daily

Tâm An