Trong nhiều thập kỷ, nền tảng của việc điều trị ung thư là phẫu thuật, hóa trị và xạ trị. Thế nhưng một số cách điều trị mới gần đây đã góp phần thay đổi bức tranh điều trị cho những người mắc bệnh ung thư. Đó là các liệu pháp miễn dịch - tức các liệu pháp làm tăng sức mạnh của hệ thống miễn dịch của bệnh nhân để hệ thống này tấn công các khối u.

Là một phương pháp mới trong điều trị ung thư, liệu pháp tế bào CAR-T sử dụng các tế bào T thu thập từ máu bệnh nhân, sau đó được các chuyên gia sửa đổi gene để tạo ra một protein CAR (chimeric antigen receptor) trên bề mặt của tế bào T. Protein CAR này có khả năng nhận diện và tấn công tế bào ung thư. Sau khi được chỉnh sửa, các tế bào CAR-T sẽ được tiêm trở lại vào cơ thể bệnh nhân, kết hợp với hệ miễn dịch để tấn công và tiêu diệt các tế bào ung thư.

Theo báo cáo của Beacon Intelligence, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm của Mỹ (FDA) hiện đã phê duyệt 6 liệu pháp tế bào CAR-T để điều trị ung thư máu, với tỷ lệ đáp ứng điều trị từ 60 - 90%, 29 liệu pháp điều trị CAR-T khác cho các bệnh tự miễn, từ tình trạng viêm cơ đến bệnh đa xơ cứng, hiện đang được thử nghiệm lâm sàng bởi các nhà sản xuất dược phẩm như Novatis và Bristol Myers Squibb.

Một trong 3 nhà khoa học được vinh danh tại VinFuture với giải thưởng “Nhà khoa học nghiên cứu các lĩnh vực mới”, Giáo sư Zelig Eshhar chính là người đầu tiên thực hiện chỉnh sửa gene cho tế bào T, cũng như gắn các phân tử thụ thể kháng nguyên khảm (CAR) lên tế bào T.

Nghiên cứu công bố năm 1989 của ông về việc chứng minh tính hiệu quả của tế bào CAR-T đã trở thành nền tảng, thúc đẩy những đổi mới được ứng dụng thành công trong lâm sàng và phát triển ngành sản xuất dược phẩm sinh học trên toàn thế giới.

Giáo sư Zelig Eshhar là người đầu tiên thực hiện chỉnh sửa gene cho tế bào T.

Dựa trên khái niệm nền tảng về tế bào CAR-T của giáo sư Eshhar, các nhà khoa học khác đã phát triển các thế hệ tế bào CAR-T chỉnh sửa mới để nâng cao hiệu quả của liệu pháp miễn dịch tế bào trong điều trị các bệnh ung thư cụ thể.

Giáo sư Carl H. June tại Trường Y khoa Perelman, Đại học Pennsylvania (Mỹ) đã cùng các đồng nghiệp phát triển các dòng CAR-T nhắm đến bệnh bạch cầu lympho cấp tính, loại bệnh ung thư phổ biến nhất ở trẻ em. Ông cũng đã phát triển các kỹ thuật chỉnh sửa tế bào mang tính đột phá như sử dụng một hệ thống chuyển gen lentivirus dựa trên kiến thức về cách HIV xâm nhập vào tế bào T để chỉnh sửa gene một cách hiệu quả. Ông cũng thiết kế một vùng tín hiệu giúp tăng cường chức năng của thụ thể CAR và cải thiện khả năng kích hoạt tế bào T cũng như tiêu diệt các tế bào bị bệnh. Công việc của ông đã dẫn đến sự phát triển và thương mại hóa của tisagenlecleucel, một trong những loại thuốc tế bào CAR-T đầu tiên được FDA phê duyệt năm 2017.

Trong khi đó dựa trên thiết kế phân tử CAR của giáo sư Eshhar, giáo sư Michel Sadelain ở Trung tâm Ung thư Memorial Sloan Kettering đã thiết kế các dòng thụ thể CAR thế hệ thứ hai, được trang bị cả tính chất kích hoạt và đồng kích thích, là yếu tố không thể thiếu cho sự thành công của liệu pháp CAR-T thế hệ thứ hai. Ông phát triển các tế bào CAR-T đặc hiệu với CD19 – một phân tử protein bề mặt được tìm thấy trên các tế bào B, mục tiêu chính trong nhiều dạng ung thư bạch cầu và u lympho. Việc nhắm trúng đích CD19 đã trở thành bước đột phá quan trọng. Nhóm của ông đã có các thử nghiệm lâm sàng với tế bào CAR-T đặc hiệu với CD19 vào năm 2014, và từ kết quả này mà FDA đã phê duyệt các liệu pháp CAR đầu tiên vào năm 2017.

Minh họa liệu pháp tế bào CAR-T

Theo giáo sư Sadelain và giáo sư June, tế bào CAR-T được xem là “một loại thuốc sống”

“Ngay khi vào cơ thể, các tế bào CAR-T sẽ làm hai việc: một là tiêu diệt tế bào ung thư, và hai là phân chia thành hai tế bào con. Trung bình, tế bào T phân chia 1.000 lần trong cơ thể, biến cơ thể như một lò phản ứng sinh học. Bệnh nhân đầu tiên chúng tôi điều trị vào năm 2010, 14 năm sau trong cơ thể anh ấy vẫn còn tế bào T đã chỉnh sửa. Bởi vậy, đây có thể coi là loại thuốc sống đầu tiên, chúng ở trong cơ thể bạn, bảo vệ bạn, đảm bảo các tế bào ung thư không quay trở lại”, giáo sư Carl H. June chia sẻ.

Liệu pháp tế bào CAR-T đã được các nhà khoa học phát triển trong hơn 30 năm trước khi đạt được đến thành quả ban đầu như hiện nay. Giáo sư June cho biết, thời điểm những năm 1980, chỉ một số ít phòng thí nghiệm nghiên cứu về liệu pháp miễn dịch, vốn không được coi là hướng đi hứa hẹn để điều trị ung thư. Ý tưởng của ông thậm chí bị coi là viển vông vì liên quan đến biến đổi gene. Hành trình đưa liệu pháp điều trị ung thư bằng tế bào CAR-T của ông và các đồng nghiệp đã mất nhiều năm để trở thành hiện thực.

Ở Mỹ, việc điều trị bằng liệu pháp CAR-T hiện khá đắt đỏ, lên tới 400.000 - 530.000 USD, tuy nhiên giáo sư Carl June nhấn mạnh đây là “phương pháp điều trị một lần” vì các tế bào T biến đổi gene vẫn có thể còn sống và tiếp tục sinh sôi trong cơ thể. Nó giảm gánh nặng hơn cho người bệnh vì họ không phải tham gia các đợt trị liệu kéo dài và mệt mỏi như các phương pháp xạ trị hay hóa trị truyền thống.

Ngoài vấn đề chi phí, liệu pháp này vẫn cần nhiều nghiên cứu để cải tiến khi vẫn mang nhiều tác dụng phụ. Mới đây, Viện Ung thư Quốc gia Mỹ cho biết liệu pháp miễn dịch CAR-T làm chết hàng loạt của các tế bào B sản xuất kháng thể và nhiễm trùng, dẫn đến hội chứng giải phóng quá nhiều cytokine, tức hệ thống miễn dịch phản ứng quá mức với việc điều trị, ảnh hưởng tới đến hệ thần kinh, bao gồm lú lẫn, co giật và suy giảm khả năng nói. Bên cạnh đó, các liệu pháp CAR-T hiện có đang hiệu quả nhiều hơn với các khối u lỏng mà chưa có nhiều tác động tới các khối u rắn.