Nghiên cứu mới từ Bệnh viện nghiên cứu nhi St. Jude (Mỹ) đã làm sáng tỏ cơ chế hoạt động của axit retinoic, một loại thuốc được sử dụng để điều trị u nguyên bào thần kinh, một loại ung thư nguy hiểm ở trẻ em.

Nhóm nghiên cứu thuộc Bệnh viện nghiên cứu nhi St. Jude (Mỹ)

U nguyên bào thần kinh là một khối u rắn thường gặp ở trẻ nhỏ. Đối với những trường hợp nguy cơ cao, tiên lượng sống sót của bệnh nhi thường rất thấp. Tuy nhiên, từ nhiều thập kỷ trước, việc bổ sung axit retinoic vào phác đồ điều trị đã giúp nâng cao tỷ lệ sống sót lên 10-15%. Điều đáng chú ý là hiệu quả của axit retinoic chỉ rõ rệt trong giai đoạn củng cố sau hóa trị, khi các khối u nguyên phát đã được loại bỏ phần lớn. Câu hỏi đặt ra là tại sao axit retinoic hiệu quả trong trường hợp này nhưng lại ít tác động đến các khối u nguyên phát ban đầu đã khiến giới khoa học đau đầu suốt gần 50 năm qua.

Nghiên cứu mới, công bố trên tạp chí Nature Communications, đã vén màn bí ẩn này. Các nhà khoa học tại Bệnh viện nghiên cứu nhi St. Jude đã phát hiện ra rằng axit retinoic hoạt động thông qua một cơ chế độc đáo, "chiếm đoạt" con đường phát triển bình thường của tế bào để tiêu diệt các tế bào ung thư di căn.

Môi trường vi mô tế bào - chìa khóa then chốt

Tiến sĩ Paul Geeleher, đồng tác giả cấp cao của nghiên cứu, cho biết: "Chúng tôi đã tìm ra lời giải đáp cho sự mâu thuẫn kéo dài hàng thập kỷ về hiệu quả khác biệt của axit retinoic trong các giai đoạn điều trị khác nhau. Hoạt động của thuốc phụ thuộc rất nhiều vào môi trường vi mô của tế bào".

Môi trường vi mô tế bào là tập hợp các chất hóa học, protein và tín hiệu bao quanh tế bào, đặc trưng cho từng khu vực của cơ thể. Ví dụ, môi trường vi mô tủy xương chứa các tín hiệu thúc đẩy sự phát triển của tế bào máu và tái tạo xương. Các tế bào u nguyên bào thần kinh di căn thường xâm nhập tủy xương, nơi tín hiệu protein hình thái xương (BMP) hoạt động mạnh mẽ. Nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng tín hiệu BMP làm tăng đáng kể tính nhạy cảm của tế bào ung thư đối với axit retinoic.

"Chúng tôi rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng các tế bào biểu hiện gen từ con đường tín hiệu BMP đặc biệt nhạy cảm với axit retinoic", Tiến sĩ Min Pan, đồng tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết. "Do môi trường vi mô tủy xương thúc đẩy hoạt động BMP cao hơn ở tế bào u nguyên bào thần kinh, điều này giải thích tại sao axit retinoic hiệu quả trong điều trị các tế bào này trong giai đoạn củng cố, nhưng lại không hiệu quả đối với khối u nguyên phát trong giai đoạn đầu".

Cơ chế "chiếm đoạt" sự phát triển

Sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen, các nhà khoa học đã làm rõ mối liên hệ giữa tín hiệu BMP và axit retinoic. Họ tạo ra các dòng tế bào u nguyên bào thần kinh nhạy cảm với axit retinoic, sau đó loại bỏ từng gen để xác định gen nào chịu trách nhiệm cho hoạt động của thuốc. Các gen thuộc con đường BMP cho thấy tác động lớn nhất, giải thích sự khác biệt về hiệu quả của axit retinoic ở bệnh nhân.

Tiến sĩ Yinwen Zhang, đồng tác giả đầu tiên khác, giải thích: "Chúng tôi phát hiện ra rằng, trong u nguyên bào thần kinh, tín hiệu BMP và axit retinoic hoạt động song song, tương tự như trong quá trình phát triển phôi thai". Các yếu tố phiên mã, protein liên kết với DNA để điều chỉnh biểu hiện gen, đóng vai trò then chốt trong việc quyết định tính nhạy cảm của tế bào ung thư đối với axit retinoic.

"Nếu có nhiều yếu tố phiên mã từ con đường tín hiệu BMP trên DNA, axit retinoic sẽ kết hợp với chúng để thúc đẩy biểu hiện gen liên quan đến quá trình chết tế bào. Điều này xảy ra cả trong quá trình phát triển phôi thai bình thường và trong tế bào u nguyên bào thần kinh ở một số môi trường vi mô nhất định", Tiến sĩ Zhang cho biết.

Mở ra hướng đi mới trong điều trị ung thư

"Chúng tôi là những người đầu tiên phát hiện ra hiện tượng 'chiếm đoạt' một quá trình phát triển phôi thai bình thường để phục vụ cho việc điều trị ung thư", Tiến sĩ Geeleher nhấn mạnh. "Phát hiện này mở ra hướng đi mới trong việc tìm kiếm các quá trình tương tự ở các bệnh ung thư khác, từ đó thiết kế các chiến lược điều trị hiệu quả và ít độc hại hơn".

Nghiên cứu này không chỉ làm sáng tỏ cơ chế hoạt động của axit retinoic trong điều trị u nguyên bào thần kinh mà còn mở ra tiềm năng ứng dụng trong việc phát triển các liệu pháp nhắm mục tiêu cho các loại ung thư khác.