Các nhà nghiên cứu ung thư đang khám phá tất cả các loại phương pháp tiếp cận mới và sáng tạo đối với liệu pháp miễn dịch, phương pháp điều trị giúp hệ thống miễn dịch chống lại ung thư. Mới nhất liên quan đến các hạt nano đào tạo các tế bào miễn dịch để tấn công ung thư.

Nghiên cứu do NCI tài trợ cho thấy các hạt nano, được tạo ra chủ yếu từ các chất có trong cơ thể người, làm chậm sự phát triển của khối u ác tính ở chuột.

Hệ thống miễn dịch của con người được chia thành hai nhánh. Nhánh bẩm sinh, là tuyến phòng thủ đầu tiên của cơ thể, khởi động một phản ứng nhanh chóng và tổng quát đối với tất cả các loại vi trùng. Nhánh thích ứng, bao gồm các tế bào T và kháng thể, khởi động muộn hơn và có phản ứng lâu dài và cụ thể hơn đối với vi trùng.

Hầu hết các liệu pháp miễn dịch được sử dụng ngày nay đều sử dụng hệ thống miễn dịch thích ứng. Điều mới lạ về hạt nano mới được phát triển là nó làm thay đổi hệ thống miễn dịch bẩm sinh, đẩy nó vào trạng thái tạm thời được gọi là khả năng miễn dịch được huấn luyện.

Nhà nghiên cứu chính Willem Mulder, Ph.D., thuộc Trường Y khoa Icahn ở Mount Sinai, giải thích: Các tế bào miễn dịch bẩm sinh đã được huấn luyện “tỉnh táo hơn, vì vậy chúng phản ứng hiệu quả hơn với nhiễm trùng và ung thư”.

Hệ thống miễn dịch bẩm sinh có thể duy trì trạng thái được đào tạo này trong nhiều tháng đến nhiều năm, khiến các nhà nghiên cứu có lý do để tin rằng tác dụng chống ung thư của hạt nano có thể kéo dài trong một thời gian. Kết quả nghiên cứu đã được công bố vào ngày 29 tháng 10 trên tạp chí Cell .

“Các hạt nano làm từ vật liệu xa lạ với cơ thể chúng ta có thể gây ra các tác dụng phụ không mong muốn hoặc tích tụ ngoài ý muốn và làm tổn thương các cơ quan quan trọng. Nhưng hạt nano này thân thiện về mặt sinh học,” Christina Liu, Ph.D., thuộc Chi nhánh Thiết bị và Hệ thống Phân phối Nano của NCI, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết.

Tiến sĩ Mulder và các đồng nghiệp của ông hy vọng sẽ bắt đầu một thử nghiệm lâm sàng để kiểm tra các hạt nano trong tương lai gần. Họ hiện đang thực hiện các nghiên cứu tiếp theo cần thiết để được chấp thuận cho các nghiên cứu trên người.

Kỹ thuật hạt nano

Năm 2016, Tiến sĩ Mulder ngồi trong văn phòng của Tiến sĩ Mihai Netea thuộc Trung tâm Y tế Đại học Radboud ở Hà Lan và phác thảo một ý tưởng trên một tờ giấy.

Cặp đôi này gần đây đã phát triển một liệu pháp hạt nano ức chế khả năng miễn dịch đã được đào tạo. Ở chuột, các hạt nano đã ngăn hệ thống miễn dịch từ chối cấy ghép nội tạng.

Lần này, Tiến sĩ Mulder nhớ lại, “Dr. Về cơ bản, Netea đã yêu cầu tôi làm điều ngược lại” và thiết kế một hạt nano kích hoạt khả năng miễn dịch đã qua đào tạo. Các nhà khoa học lập luận rằng một hạt nano như vậy có khả năng được sử dụng để điều trị ung thư.

Tiến sĩ Mulder, một kỹ sư y sinh, đã tìm đến thiên nhiên để tìm cảm hứng. Hóa ra vắc-xin lao, còn được gọi là vắc-xin BCG, có thể tạo ra khả năng miễn dịch đã được huấn luyện. Vắc-xin dựa trên phiên bản yếu của vi khuẩn gây bệnh lao, cũng được sử dụng để điều trị ung thư bàng quang.

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế một tập hợp các hạt nano bằng cách sử dụng các mảnh BCG cũng như lipid và protein từ tế bào người. Những protein này giúp các hạt nano đi đến tủy xương, nơi các tế bào miễn dịch bẩm sinh được hình thành. Nhóm nghiên cứu gọi các hạt nano làm từ lipid và các protein này là “sinh học nano”.

Các hạt nano cực kỳ nhỏ—nhỏ hơn từ mười đến một nghìn lần so với một loại vi khuẩn. Tiến sĩ Liu cho biết, do kích thước nhỏ nên chúng hoạt động khác trong cơ thể con người so với các hóa chất hoặc thuốc khác.

Ví dụ, các hạt nano tồn tại lâu hơn trong máu và tùy thuộc vào kích thước của chúng, tích tụ trong các khối u hoặc một số cơ quan, cô giải thích. Và, cô ấy nói thêm, việc sử dụng các vật liệu tự nhiên làm cho hạt nano ít có khả năng gây ra bất kỳ tác dụng phụ nghiêm trọng nào.

Thông qua một loạt các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã xác định được một thiết kế hạt nano cụ thể tốt nhất trong việc đào tạo các tế bào miễn dịch bẩm sinh được nuôi cấy trong các món ăn. Nó cũng có những đặc điểm mong muốn khác, chẳng hạn như tích tụ trong tủy xương.

Huấn luyện tế bào miễn dịch để tiêu diệt tế bào ung thư

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các hạt nano đó trên động vật thí nghiệm, bao gồm cả chuột và khỉ.

Đúng như dự định, hạt nano được hấp thụ bởi các tế bào miễn dịch bẩm sinh trong tủy xương và lá lách của cả chuột và khỉ. Các tế bào miễn dịch sau đó cho thấy một số dấu hiệu của khả năng miễn dịch được huấn luyện. Chẳng hạn, chúng phân chia nhanh chóng, phản ứng nhanh với các mối đe dọa và tạo ra một số hóa chất nhất định (được gọi là cytokine) giúp tăng cường hệ thống miễn dịch.

Các nhà nghiên cứu cũng đã thử nghiệm các hạt nano ở chuột bị u ác tính. Các khối u ác tính này thường có nhiều tế bào miễn dịch tiền ung thư hơn các tế bào miễn dịch tiêu diệt ung thư—cái được gọi là môi trường vi mô ức chế miễn dịch.

Nhưng ở những con chuột được điều trị bằng các hạt nano, các tế bào miễn dịch được đào tạo đã đảo ngược mô hình đó, dẫn đến nhiều tế bào miễn dịch tiêu diệt ung thư hơn và ít tế bào miễn dịch tiền ung thư hơn trong các khối u.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy phương pháp điều trị cuối cùng đã làm chậm sự phát triển của khối u ở chuột. Nhưng họ tự hỏi liệu họ có thể làm tốt hơn nữa bằng cách kết hợp các hạt nano với một liệu pháp miễn dịch khác hay không.

Các chất ức chế điểm kiểm soát miễn dịch là liệu pháp miễn dịch ung thư được sử dụng phổ biến nhất, nhưng chúng không hiệu quả với mọi người mắc bệnh. Tiến sĩ Mulder giải thích: Một lý do khiến chúng không hoạt động là nếu khối u của bệnh nhân có môi trường vi mô ức chế miễn dịch.

Ông nói: “Chúng tôi nghĩ, ‘hãy xem liệu chúng ta có thể tạo ra khả năng miễn dịch đã được đào tạo để cân bằng lại hệ thống miễn dịch để khiến nó dễ bị ảnh hưởng hơn với liệu pháp ức chế điểm kiểm soát hay không’.

Đúng như dự đoán, chỉ riêng việc điều trị bằng một trong hai chất ức chế điểm kiểm soát miễn dịch có rất ít hoặc không ảnh hưởng đến sự phát triển khối u ác tính ở chuột. Tuy nhiên, việc kết hợp cả hai chất ức chế điểm kiểm soát miễn dịch với liệu pháp hạt nano đã làm chậm sự phát triển của khối u hơn nhiều so với bất kỳ chất ức chế điểm kiểm soát nào.

Các hạt nano cũng có vẻ an toàn. Chúng không gây ra bất kỳ tác dụng phụ nghiêm trọng nào ở cả chuột và khỉ. Tiến sĩ Mulder cho biết việc biết rằng phương pháp điều trị an toàn ở khỉ sẽ giúp việc chuyển sang các nghiên cứu lâm sàng ở người dễ dàng hơn.

Giờ đây, một công ty khởi nghiệp về công nghệ sinh học được thành lập bởi Drs. Mulder và Netea đang thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về hạt nano cần thiết để đưa nó vào nghiên cứu trên người. Tiến sĩ Mulder và các đồng nghiệp của ông cũng đang điều tra xem hạt nano có tác dụng đối với các loại ung thư khác hay không trong các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.