Phát hiện 'nguồn cung vô tận' các tế bào miễn dịch chống lại ung thư

Các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm USC Stem Cell thuộc Đại học Nam California (Mỹ) vừa công bố một bước tiến mang tính cách mạng, có thể thay đổi hoàn toàn cục diện của cuộc chiến chống ung thư.

Nghiên cứu đột phá này, vừa được đăng trên tạp chí khoa học uy tín Cell, đã tìm ra phương pháp nuôi cấy và nhân rộng không giới hạn các tế bào tiền thân miễn dịch có khả năng chỉnh sửa gen.

Lời giải cho bài toán nhân bản tế bào miễn dịch

Tâm điểm của công trình nghiên cứu là loại tế bào tiền thân bạch cầu hạt-monocyte, thường được gọi tắt là GMP. Đây chính là giai đoạn sơ khai trong quá trình phát triển để hình thành đại thực bào cùng nhiều tế bào miễn dịch quan trọng khác trong cơ thể.

Trong tự nhiên, đại thực bào sở hữu khả năng tự len lỏi vào các khối u, tiêu diệt tế bào ác tính và điều phối toàn bộ hệ thống phản ứng miễn dịch. Chính vì thế, chúng luôn được kỳ vọng là ứng viên sáng giá cho các liệu pháp miễn dịch, đặc biệt đối với các khối u rắn - nơi mà phương pháp tế bào T hiện nay vẫn gặp rất nhiều rào cản.

Trong tự nhiên, đại thực bào sở hữu khả năng tự len lỏi vào các khối u, tiêu diệt tế bào ác tính và điều phối toàn bộ hệ thống phản ứng miễn dịch. Ảnh minh họa: Shutterstock

Tuy nhiên, việc đưa các đại thực bào trưởng thành vào ứng dụng lâm sàng trước đây luôn là một bài toán hóc búa. Chúng rất khó nhân bản với số lượng lớn bên ngoài cơ thể, quy trình chỉnh sửa gen lại vô cùng phức tạp và chúng rất dễ bị tổn thương khi bảo quản đông lạnh.

Không những vậy, khi đi vào cơ thể, các đại thực bào này thường có xu hướng tích tụ phần lớn ở phổi và gan thay vì phân tán rộng khắp để tìm diệt ung thư. Những rào cản kỹ thuật này khiến nhiều thử nghiệm lâm sàng trước đây không đạt được kết quả như kỳ vọng.

Để giải quyết triệt để bài toán này, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Ứng Kỳ Long dẫn dắt đã tìm ra một giải pháp vô cùng sáng tạo bằng cách sử dụng một hỗn hợp hóa chất được kiểm soát nghiêm ngặt.

Công thức đặc biệt này hoạt động như một chiếc chìa khóa giúp duy trì các tế bào GMP luôn ở trạng thái chưa trưởng thành. Nhờ đó, chúng có thể liên tục phân chia trong phòng thí nghiệm mà vẫn giữ nguyên các đặc tính phân tử cốt lõi cùng khả năng biệt hóa thành các đại thực bào chức năng.

Điều kỳ diệu hơn cả là các tế bào GMP này đã thể hiện năng lực tự tái tạo dài hạn. Đây vốn là một đặc quyền mà trước giờ giới khoa học tin rằng chỉ tồn tại ở các tế bào gốc tạo máu. Phát hiện then chốt này biến GMP thành một nền tảng vững chắc, mở ra cơ hội tối ưu hóa quy mô để sản xuất hàng loạt tế bào miễn dịch.

Sau khi được nhân rộng thành công, các tế bào GMP thể hiện một ưu điểm vượt trội khác là cực kỳ dễ dàng tiếp nhận chỉnh sửa di truyền. Các nhà khoa học đã tiến hành trang bị cho chúng thụ thể kháng nguyên chimeric (CAR) để giúp nhận diện chính xác các dấu ấn đặc trưng trên bề mặt tế bào ung thư.

Đồng thời, họ cũng tích hợp thêm một tín hiệu kích hoạt thứ hai nhằm kêu gọi và thúc đẩy các tế bào miễn dịch khác cùng tham gia trận chiến. Đáng chú ý, tín hiệu kích hoạt bổ sung này vẫn phát huy tác dụng mạnh mẽ ngay cả khi tế bào của người hiến tặng và người nhận không tương thích về mặt miễn dịch.

Liệu pháp miễn dịch "sẵn có" cho mọi bệnh nhân

Điểm độc đáo này đã mở ra triển vọng to lớn trong việc sản xuất các liệu pháp miễn dịch "sẵn có" (off-the-shelf) trên quy mô công nghiệp để điều trị ngay cho nhiều bệnh nhân, thay vì phải tốn thời gian và chi phí để chế tạo riêng lẻ cho từng ca bệnh như trước.

Khi tiến hành thử nghiệm trên mô hình chuột, các tế bào GMP sau khi được mở rộng và chỉnh sửa gen đã định cư thành công vào tủy xương cũng như các mô tạo máu. Tại đây, chúng liên tục sản sinh ra các đại thực bào và các tế bào miễn dịch bổ sung.

Nhờ có nguồn cung cấp bền vững và liên tục từ chính tủy xương, các tế bào này không bị suy giảm số lượng một cách nhanh chóng giống như những gì từng xảy ra với đại thực bào trưởng thành ở các nghiên cứu trước đó.

Trên các mô hình chuột mang ung thư máu và các khối u rắn, những tế bào GMP mang công nghệ CAR đã chứng minh hiệu quả vượt trội khi làm chậm rõ rệt tiến trình phát triển của bệnh. Hiệu lực tiêu diệt ung thư còn được nhân lên mạnh mẽ hơn khi kết hợp đồng thời cả công nghệ CAR lẫn tín hiệu kích hoạt miễn dịch.

Để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy tuyệt đối của phương pháp mới này, một nhóm nghiên cứu độc lập tại Đại học Stanford (Mỹ) do Giáo sư Ravi Majeti chỉ đạo đã tiến hành thực hiện lại thí nghiệm.

Kết quả là họ đã tái hiện thành công toàn bộ quy trình duy trì lâu dài cũng như chỉnh sửa gen trên tế bào GMP, qua đó củng cố vững chắc triển vọng đưa nền tảng này vào ứng dụng lâm sàng thực tế.

Không dừng lại ở việc điều trị ung thư, công nghệ đột phá này còn mở ra tiềm năng to lớn trong việc giải quyết các rối loạn miễn dịch khác. Minh chứng là trong các thí nghiệm trên chuột mắc bệnh u hạt mãn tính, việc đưa các tế bào GMP vào cơ thể đã giúp khôi phục hoàn toàn khả năng chống nhiễm khuẩn của động vật.

Theo nhận định của Giáo sư Ứng Kỳ Long, tương lai của liệu pháp miễn dịch không chỉ đơn thuần là việc thiết kế ra các thụ thể CAR tốt hơn, mà mấu chốt nằm ở việc chọn đúng giai đoạn phát triển phù hợp nhất của tế bào để can thiệp.

Công trình này chắc chắn sẽ mở ra những hướng đi hoàn toàn mới cho cả hai lĩnh vực miễn dịch học ung thư và sinh học tế bào gốc, thắp lên hy vọng sống đích thực cho hàng triệu bệnh nhân ung thư trên toàn thế giới.