Phóng toHình ảnh quang âm cho thấy oxy (màu đỏ) trong mô khối u sau khi chuyển giao bong bóng siêu nhỏ.
Trong nghiên cứu do NCI hỗ trợ, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các “bong bóng siêu nhỏ” này và sóng siêu âm để tăng lượng oxy trong các khối u. Họ phát hiện ra rằng phương pháp điều trị này đã cải thiện đáng kể khả năng của xạ trị trong việc làm chậm các khối u vú phát triển ở chuột. Cách tiếp cận này cũng làm tăng thời gian những con chuột sống mà không tiến triển bệnh so với những con chuột không nhận được bong bóng siêu nhỏ trước khi điều trị bằng bức xạ.
Nghiên cứu mới được công bố vào ngày 21 tháng 1 trên tạp chíTạp chí Quốc tế về Bức xạ Ung thư*Sinh học*Vật lý.
Nếu phương pháp này có thể áp dụng được cho con người, thì “chúng ta có thể thu được nhiều lợi ích hơn với bức xạ trong điều trị khối u mà không làm tăng độc tính,” nhà điều tra chính của nghiên cứu, John Eisenbrey, Ph.D. , của Đại học Thomas Jefferson.
Cung cấp oxy để tăng cường xạ trị
Xạ trị là phương pháp chính trong điều trị ung thư hiện đại. Ví dụ, khoảng một nửa số phụ nữ bị ung thư vú sẽ được xạ trị vào một thời điểm nào đó trong quá trình điều trị.
Nhưng nhiều khối u có khả năng chống lại tác dụng tiêu diệt tế bào của bức xạ. Phần lớn sức đề kháng này là do nồng độ oxy thấp thường thấy trong các khối u: oxy cần thiết cho xạ trị để tạo ra các phân tử, được gọi là gốc tự do, tiêu diệt tế bào ung thư. Khi nồng độ oxy trong khối u thấp, xạ trị sẽ kém hiệu quả hơn.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm nhiều cách khác nhau để tăng lượng oxy trong khối u, Eric Bernhard, Ph.D., trưởng Chi nhánh Phát triển Xạ trị tại Phòng Chẩn đoán và Điều trị Ung thư của NCI, người không tham gia nghiên cứu, cho biết.
Tiến sĩ Eisenbrey giải thích: “Những cách tiếp cận này bao gồm đưa bệnh nhân vào buồng cao áp trước khi xạ trị đến sử dụng thuốc làm tăng lưu lượng máu hoặc số lượng tế bào máu mang oxy.
Thật không may, vì cơ thể con người được lập trình để giữ cho lượng oxy trong máu ổn định nên những phương pháp tiếp cận có hệ thống này phần lớn đã thất bại, ông nói thêm. Vì vậy, nhóm của ông đã quyết định xem liệu các bong bóng siêu nhỏ – cấu tạo nên kích thước của các tế bào hồng cầu được sử dụng để chụp ảnh y tế – có thể hoạt động theo cách cơ học, cục bộ để vận chuyển oxy đến các khối u hay không.
Sau khi sản xuất các bong bóng siêu nhỏ, trước tiên các nhà nghiên cứu đã kiểm tra xem các bong bóng này, khi được kích hoạt bởi một xung siêu âm, có thể đưa oxy vào mô khối u của những con chuột mang khối u vú ở người hay không. Để làm được điều này, đầu tiên nhóm nghiên cứu đã tiêm các bong bóng siêu nhỏ vào máu. Sau khi các bong bóng lưu thông khắp cơ thể, siêu âm được nhắm vào các khối u để “làm nổ” các bong bóng và đưa oxy vào mô khối u.
Xác minh tăng cường oxy
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng cả đầu dò cơ học và một loại hình ảnh, được gọi là hình ảnh quang âm, để đo lượng oxy trong các khối u trước và sau khi tiêm vi bọt và siêu âm.
Sử dụng đầu dò, họ phát hiện ra rằng trung bình, sau xung siêu âm, oxy trong các khối u tăng lên đến mức khiến tế bào nhạy cảm với bức xạ và mức này được duy trì trong ít nhất 2 phút.
Hình ảnh quang âm cho thấy việc vận chuyển oxy trong các khối u không phụ thuộc vào một phân tử trong máu gọi là huyết sắc tố. Tiến sĩ Eisenbrey cho biết các nhà nghiên cứu không mong đợi điều này. Tuy nhiên, ông tiếp tục, việc không phụ thuộc vào quá trình vận chuyển huyết sắc tố có thể giải thích làm thế nào mà các phân tử oxy cũng đến được các phần của khối u không liền kề với các mạch máu mang các bong bóng siêu nhỏ.
Ông nói: “Ban đầu, giả thuyết cho rằng chúng tôi sẽ chỉ cung cấp oxy ở những nơi có nguồn cung cấp máu tích cực. Ông nói thêm: “Nhưng một khi các bong bóng oxy vỡ ra, [oxy] thực sự được vận chuyển ra khỏi nguồn cung cấp máu và đi vào các phần thiếu oxy của khối u.
Cách tiếp cận cải thiện kết quả
Tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra xem liệu phương pháp điều trị bằng bong bóng siêu nhỏ có làm cho các khối u nhạy cảm hơn với xạ trị hay không. Đối với phân tích này, họ đã chia những con chuột mang khối u tương tự thành 5 nhóm.
Một nhóm kiểm soát nhận được bức xạ một mình. Nhóm đối chứng thứ hai nhận được các bong bóng khí ôxy và siêu âm nhưng không được xạ trị. Nhóm kiểm soát thứ ba nhận được các vi bọt oxy và bức xạ, nhưng không kích hoạt sóng siêu âm. Một nhóm kiểm soát cuối cùng đã nhận được microbubble chứa nitơ, siêu âm và xạ trị. Nhóm thử nghiệm đã nhận được các vi bong bóng oxy và siêu âm cộng với xạ trị.
Những con chuột trong nhóm thử nghiệm được điều trị cả ba phần đều có kết quả tốt nhất. Mặc dù tác dụng của các vi bong bóng oxy khác nhau giữa các loài động vật, nhưng trung bình, nó làm chậm sự phát triển của khối u khoảng một tháng và làm giảm tốc độ phát triển so với bốn nhóm khác. Những con chuột trong nhóm thử nghiệm cũng sống lâu hơn mà không có bất kỳ triệu chứng nào của bệnh ung thư đang tiến triển.
Thật thú vị, những con chuột nhận được vi bong bóng nitơ sau khi chiếu xạ cho thấy sự phát triển khối u giảm nhẹ so với ba nhóm đối chứng còn lại. Tiến sĩ Eisenbrey giải thích rằng các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng thiệt hại cơ học do các vi bong bóng nổ ra có thể gây ra một số sự nhạy cảm với bức xạ.
Đưa kỹ thuật vào thử nghiệm trên người
Tiến sĩ Eisenbrey cho biết, một lợi thế tiềm năng của phương pháp dựa trên bong bóng siêu nhỏ để cải thiện đáp ứng với xạ trị là nhiều sản phẩm bong bóng siêu nhỏ đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm phê duyệt để sử dụng trong chẩn đoán hình ảnh. Điều đó có thể giúp dễ dàng nhận được sự chấp thuận từ cơ quan để thử nghiệm chúng như một phần của liệu pháp điều trị ung thư trong một thử nghiệm trên người.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm bong bóng siêu nhỏ ở những người bị ung thư gan, mặc dù thử nghiệm này chỉ sử dụng bong bóng để gây tổn thương cơ học cho tế bào ung thư chứ không cung cấp oxy.
Tiến sĩ Eisenbrey cho biết thêm, cần phải giải quyết một số khúc mắc trong phương pháp tiếp cận bong bóng siêu nhỏ mang oxy trước khi nó có thể được thử nghiệm trên người. Chúng bao gồm kéo dài thời gian nồng độ oxy được tăng lên trong mô khối u, để phù hợp với thời gian dài hơn cần thiết để thực hiện xạ trị tại phòng khám.
Nhóm cũng muốn thử nghiệm hệ thống này trong các mô hình của các loại ung thư khác, bao gồm u nguyên bào thần kinh đệm, ung thư gan và ung thư đầu và cổ.
Tiến sĩ Bernhard kết luận: “Việc kết hợp các bong bóng siêu nhỏ mang oxy với việc kích hoạt siêu âm đến các khối u rắn là một phương pháp mới để tăng cường oxy hóa khối u và độ nhạy cảm với bức xạ, và nó xứng đáng được nghiên cứu thêm”.
