Theo một nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu từ Trường Y Đại học Stanford, việc tiêm các “vòng” DNA nhỏ tùy chỉnh vào những con chuột mang khối u đã khiến các tế bào khối u giải phóng một dấu ấn sinh học có thể phát hiện được vào máu.

Dấu ấn sinh học có thể được phát hiện bằng xét nghiệm máu đơn giản sớm nhất là 48 giờ sau khi chuột được tiêm các vòng DNA tùy chỉnh, được gọi là vòng tròn nhỏ DNA. Những con chuột không có khối u được tiêm các vòng tròn nhỏ DNA không có lượng dấu ấn sinh học đáng kể trong máu của chúng. Nghiên cứu chứng minh nguyên tắc đã được công bố vào ngày 23 tháng 2 trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.

Các nhà nghiên cứu ung thư từ lâu đã quan tâm đến việc xác định các dấu ấn sinh học—các phân tử sinh học cung cấp thông tin chính xác và nhạy cảm về sự hiện diện của các tế bào ung thư—để phát hiện và chẩn đoán sớm bệnh ung thư. Mặc dù các tế bào khối u biểu hiện một số protein hoặc tiết ra các sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất vào máu một cách tự nhiên, nhưng các phân tử này cũng thường được tạo ra trong các mô khỏe mạnh, làm hạn chế tính hữu dụng của chúng như là dấu ấn sinh học để phát hiện và chẩn đoán ung thư.

Để khắc phục hạn chế này, tác giả chính của nghiên cứu Sanjiv Gambhir, MD, Ph.D., và các đồng nghiệp của ông đã thiết kế các vòng tròn nhỏ DNA khiến các tế bào ung thư tạo ra một loại protein chỉ được sản xuất tự nhiên trong phôi người đang phát triển. Tế bào nonemryonic — tế bào ung thư hoặc tế bào khác — thường không tạo ra loại protein này. Sau khi được tạo ra, dấu ấn sinh học này, một loại protein có tên là phosphatase kiềm phôi thai (SEAP) được tiết ra, sẽ rời khỏi tế bào và đi vào máu.

Các minicircles DNA là các vòng DNA sợi đơn nhân tạo có khoảng 4.000 nucleotide xung quanh. Các tế bào dễ dàng chiếm lấy các vòng tròn nhỏ DNA khi chúng được trộn với một tác nhân hóa học. Các vòng tròn nhỏ do các nhà nghiên cứu của Stanford tạo ra chứa một gen duy nhất mã hóa SEAP, cũng như một chuỗi DNA ngắn được gọi là trình khởi động kiểm soát liệu và số lượng protein SEAP có được tạo ra trong tế bào hay không. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng chất khởi động cho một gen gọi là survivin , được biểu hiện trong các tế bào ung thư và mô phôi nhưng không có trong các tế bào trưởng thành khỏe mạnh. Vì vậy, mặc dù cả tế bào khối u và tế bào bình thường đều có thể chiếm các vòng tròn nhỏ DNA, nhưng chỉ các tế bào khối u chiếm các vòng tròn nhỏ mới có thể tạo ra protein SEAP.

Các nhà nghiên cứu đã so sánh mức độ SEAP trong máu được thu thập từ hai nhóm chuột được tiêm các vòng tròn nhỏ DNA: một nhóm chuột có khối u bắt nguồn từ tế bào u ác tính ở người và nhóm còn lại không có khối u.

Trong vòng 48 giờ sau khi những con chuột được tiêm các vòng tròn nhỏ DNA, nồng độ SEAP trong máu của những con chuột có khối u cao hơn nhiều so với trong máu của những con chuột không có khối u. Hơn nữa, trong số những con chuột mang khối u, những con có khối u lớn hơn hoặc nhiều hơn có nhiều SEAP hơn những con chuột có ít khối u hơn hoặc nhỏ hơn, cho thấy rằng phương pháp vòng tròn nhỏ DNA cũng có thể là một cách để đánh giá mức độ ung thư, các nhà nghiên cứu lưu ý.

Tiến sĩ Sudhir Srivastava, trưởng nhóm nghiên cứu dấu ấn sinh học ung thư tại NCI cho biết: “Ung thư tuyến tụy và ung thư buồng trứng thường được phát hiện rất muộn, khi tiên lượng xấu. “Công nghệ này có thể được sử dụng để khuếch đại tín hiệu từ các tế bào ung thư và cho phép phát hiện sớm các loại ung thư này. Tất nhiên, các vòng tròn nhỏ DNA trước tiên sẽ phải được thử nghiệm và điều chỉnh để sử dụng ở người, nhưng công nghệ này rất hứa hẹn.”