Một cơ chế 'phá luật' giúp ung thư tiến hóa nhanh bất thường

Ung thư có thể xem là những “kẻ gian lận” tinh vi của sinh học. Trong khi phần lớn tế bào khỏe mạnh trong cơ thể tuân theo cùng một bộ quy tắc, các tế bào ung thư lại liên tục phá vỡ những giới hạn đó.

Tế bào ung thư đang tiến hóa khả năng kháng thuốc hóa trị với tốc độ gần như “siêu nhiên”. Nguồn: Treatcancer

Thông thường, một tế bào chỉ có thể tự nhân lên khoảng 50 lần trước khi ngừng hoạt động. Nhưng tế bào ung thư thì khác, chúng mang những biến đổi giúp phân chia gần như vô hạn.

Không dừng lại ở đó, các nghiên cứu gần đây cho thấy một mức độ “tinh vi” mới. Một số tế bào ung thư dường như còn vượt ra ngoài cả những quy luật di truyền cơ bản, giúp chúng thích nghi và kháng lại thuốc điều trị với tốc độ đáng kinh ngạc.

Theo nghiên cứu của Tiến sỹ Paul Mischel tại Đại học Stanford công bố trên tạp chí Cell, khoảng 20% mẫu ung thư ở người có một đặc điểm đặc biệt: một phần DNA tách ra khỏi nhiễm sắc thể và tồn tại dưới dạng các vòng nhỏ, gọi là ecDNA.

Khi tồn tại độc lập như vậy, chúng không còn bị ràng buộc bởi cơ chế di truyền thông thường. Điều này khiến quá trình biến đổi trở nên khó dự đoán hơn, cho phép các đột biến xuất hiện nhanh và mạnh hơn — một cách để tế bào ung thư “lách luật” ở cấp độ sâu hơn.

Hiện tượng tương tự từng được ghi nhận ở vi khuẩn và nấm khi chúng phát triển khả năng kháng thuốc. Tuy nhiên, phải đến năm 2012, khi Mischel bắt đầu nghiên cứu, giới khoa học mới nhận ra tế bào ung thư cũng “tinh vi” không kém.

Kể từ đó, ông và cộng sự nhận thấy ecDNA thường mang các yếu tố giúp tế bào ung thư tự bảo vệ, nhân lên nhanh hơn và dễ xuất hiện các đặc tính nguy hiểm mới. Nói cách khác, chúng cho phép ung thư “tăng tốc tiến hóa” vượt ra ngoài các giới hạn thông thường của di truyền học.

Chính cơ chế “gian lận” này cũng mở ra một điểm yếu tiềm năng. Mischel, hợp tác với Howard Chang tại công ty công nghệ sinh học Amgen, cho thấy các tế bào con chỉ có thể duy trì “lợi thế” này nếu các vòng DNA có thể quay trở lại và gắn vào nhiễm sắc thể sau khi phân bào.

Quá trình này diễn ra nhờ các “protein neo”, đóng vai trò như điểm bám giúp ecDNA quay về đúng vị trí.

“Việc phát triển các loại thuốc vô hiệu hóa hoặc phá hủy chúng có thể khiến ecDNA trôi dạt và làm mất đi lợi thế mà nó mang lại cho tế bào ung thư,” Mischel nói.

Dù vậy, nghiên cứu vẫn ở giai đoạn đầu và các thử nghiệm lâm sàng đang được chuẩn bị.

Các chuyên gia cũng cảnh báo không nên xem đây là yếu tố duy nhất. Lillian Siu, Chủ tịch Hiệp hội Nghiên cứu Ung thư Mỹ, cho rằng các đột biến thông thường do bất ổn bộ gene và lỗi sửa chữa DNA vẫn đóng vai trò quan trọng.

Những yếu tố này có thể góp phần hình thành ecDNA, và bản thân ecDNA lại tiếp tục làm gia tăng sự bất ổn đó.

Nói cách khác, dù việc nhắm vào cơ chế này có thể làm chậm quá trình tiến hóa của ung thư, các nguyên nhân sâu xa khiến nó có thể “phá vỡ luật chơi” sinh học nhiều khả năng vẫn sẽ tồn tại.