Hạ nghị sĩ Mike Simpson (R – ID) thường nói rằng Viện Y tế Quốc gia (NIH) là bí mật được giữ kín nhất của Washington. Nhưng nếu NIH là bí mật được giữ kín nhất của Washington, thì càng ít người biết về Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Ung thư Quốc gia Frederick (FNLCR)—hoặc ít nhất là hiểu hoặc đánh giá cao vai trò của nó trong việc thúc đẩy quá trình chống ung thư của chúng ta. Tuy nhiên, FNLCR đã đóng góp vào nhiều thành tựu nghiên cứu quan trọng.

Trong thập kỷ qua, trung tâm nghiên cứu do nhà thầu điều hành thuộc sở hữu của chính phủ này đã triển khai một số dự án NCI ưu tiên cao có tác động trực tiếp và ngay lập tức đến nghiên cứu ung thư. Chúng bao gồm Sáng kiến RAS, Phòng thí nghiệm Đặc tính Phân tử và Cơ sở Kính hiển vi Điện tử Cryo Quốc gia, trong số nhiều cơ sở khác trong danh mục nghiên cứu rộng lớn của nó.

Cho đến nay, FNLCR đã chung tay phát triển 170 loại dược phẩm sinh học độc đáo, 150 mô hình ung thư biến đổi gen và 150 hạt nano. Phần lớn công việc này liên quan đến quan hệ đối tác, bao gồm cả với các phòng thí nghiệm nghiên cứu học thuật, trung tâm ung thư và các công ty dược phẩm và công nghệ sinh học.

Mặc dù “nghiên cứu ung thư” có trong tên của nó, các lĩnh vực trọng tâm của FNLCR vượt xa bệnh ung thư. Ví dụ, phòng thí nghiệm đã đóng góp bí quyết của mình để giải quyết một số thách thức sức khỏe cộng đồng cấp bách nhất hiện nay, bao gồm cả COVID-19. FNLCR đã giúp thực hiện một thử nghiệm lâm sàng góp phần phê duyệt phương pháp điều trị đầu tiên cho COVID-19.

Và vào năm 2021, một kháng thể đơn dòng do các nhà khoa học tại Viện Dị ứng và Bệnh truyền nhiễm Quốc gia (NIAID) phát hiện và phát triển, đồng thời được sản xuất để thử nghiệm lâm sàng bởi một chương trình NIAID tại FNLCR đã nhận được sự chấp thuận của FDA để điều trị vi rút Ebola ở người lớn và trẻ em. Khoảng hai phần ba chi phí hoạt động của FNLCR được tài trợ bởi NCI, đơn vị giám sát phòng thí nghiệm. Phần ba còn lại được tài trợ chủ yếu bởi NIAID.

Ngoài việc hỗ trợ NCI và NIAID, FNLCR còn hỗ trợ các viện NIH khác và đóng vai trò là nguồn tài nguyên chung cho cộng đồng nghiên cứu y sinh. Cơ sở này lưu giữ hơn 15 triệu mẫu vật sinh học, mẫu khối u đông lạnh, thuốc thử nghiên cứu và mô hình chuột biến đổi gen về bệnh ung thư ở người, sẵn có để hàng nghìn nhà nghiên cứu trên khắp đất nước sử dụng miễn phí hoặc với một khoản phí rất nhỏ.

Để ghi nhận lễ kỷ niệm 10 năm thành lập FNLCR, đây là thời điểm thích hợp để mở kho tiền chưa được báo trước này ở Frederick, Maryland và cung cấp thông tin về vai trò thiết yếu và độc đáo của phòng thí nghiệm trong việc đạt được tiến bộ chống lại bệnh ung thư và các thách thức sức khỏe cộng đồng khác. Và nếu quá khứ thực sự là phần mở đầu, thì còn nhiều thành tựu nghiên cứu nữa sẽ đến.

Tăng cường nỗ lực chống lại RAS

Các nhà nghiên cứu đã biết trong nhiều thập kỷ rằng một họ gen được gọi là RAS – đặc biệt là KRAS – có liên quan trực tiếp đến việc thúc đẩy sự phát triển và tăng trưởng của một tỷ lệ lớn các bệnh ung thư khó điều trị. Nhưng không ai có thể tìm ra cách để có được một loại thuốc khóa các protein KRAS đột biến và ngăn chặn các hành vi thúc đẩy ung thư của chúng. KRAS dường như, như nhiều nhà nghiên cứu thất vọng gọi nó là “không thể điều trị được”.

Vì vậy, vào năm 2013, NCI đã đưa ra sáng kiến RAS, một nỗ lực toàn diện để giải câu đố RAS — để phát triển và tổ chức nghiên cứu cần thiết nhằm tìm ra cách ngăn chặn hoạt động của các protein RAS. Với các công nghệ tiên tiến và cơ sở hạ tầng nghiên cứu, FNLCR là cơ sở lý tưởng cho nỗ lực lớn này.

Cụ thể, FNLCR là trung tâm của “mô hình hợp tác trục và nan hoa” để hợp nhất các nhà khoa học thực hiện nghiên cứu liên quan đến RAS. Cơ sở đóng vai trò là trung tâm cho các nhóm nghiên cứu khác nhau trên toàn quốc được hỗ trợ một phần bởi Sáng kiến RAS lớn hơn. FNLCR cũng hỗ trợ công việc của các nhà nghiên cứu RAS tại NCI, các tổ chức bên ngoài do NCI tài trợ, và các công ty công nghệ sinh học và dược phẩm. Để giúp tăng hiệu quả của nghiên cứu RAS, FNLCR cũng đã phát triển một bộ thuốc thử—hóa chất và các vật liệu khác được phát triển đặc biệt để đẩy nhanh nghiên cứu liên quan đến RAS—có sẵn cho tất cả các nhà điều tra nghiên cứu RAS.

FNLCR cũng đóng vai trò là trung tâm vật lý để tập hợp cộng đồng các nhà nghiên cứu RAS lại với nhau. Ví dụ: nó đã tổ chức một số hội nghị chuyên đề RAS trực tiếp và ảo, với một số hội nghị thu hút hơn 1.700 người.

Tôi nghĩ thật công bằng khi nói rằng quyết định khởi động sáng kiến này và lưu trữ nó tại FNLCR đã được đền đáp. Nó đã tiếp thêm sinh lực cho nghiên cứu RAS và thúc đẩy tinh thần hợp tác, tập hợp các nhà nghiên cứu hàn lâm và các công ty dược phẩm trong nỗ lực thành công để phát triển các loại thuốc nhắm mục tiêu RAS. Trên thực tế, chỉ trong 2 năm qua, FDA đã phê duyệt hai loại thuốc nhắm vào một dạng KRAS đã thay đổi. Nhiều liệu pháp nhắm mục tiêu KRAS khác đã được phát triển và đang cho thấy nhiều hứa hẹn.

Hỗ trợ NCI-MATCH và các công nghệ tiên tiến

Phòng thí nghiệm Đặc tính Phân tử tại FNLCR thực hiện một khối lượng lớn trình tự bộ gen và kết quả là nó đã đóng một vai trò quan trọng trong NCI-MATCH (NCI-Phân tích Phân tử để Lựa chọn Liệu pháp), một thử nghiệm lâm sàng điều trị ung thư bằng thuốc chính xác.

NCI-MATCH đã thay đổi mô hình theo nhiều cách. Đây là thử nghiệm lớn nhất để ghi danh bệnh nhân dựa trên các bất thường phân tử trong khối u của bệnh nhân hơn là loại ung thư cụ thể của họ. Do thiết kế độc đáo này, số lượng người đủ điều kiện tham gia thử nghiệm là rất lớn và không một cơ sở đơn lẻ nào có khả năng sắp xếp tất cả các khối u.

FNLCR đã phối hợp các nỗ lực giải trình tự để đảm bảo có sự thống nhất cao về kết quả xét nghiệm bộ gen giữa các trung tâm giải trình tự khác nhau. Vì vậy, cho dù bạn giải trình tự một khối u ở Texas hay ở St. Louis, bạn có thể mong đợi nhận được kết quả tương tự.

Các thử nghiệm thuốc chính xác bổ sung của NCI hiện đang được lên kế hoạch, bao gồm Combo-MATCH, MyeloMATCH và ImmunoMatch, tất cả đều sẽ dựa vào khả năng giải trình tự bộ gen của Phòng thí nghiệm Đặc tính Phân tử để phù hợp với những người có phương pháp điều trị dựa trên những thay đổi di truyền trong bệnh ung thư của họ.

Phòng thí nghiệm Đặc tính Phân tử cũng thực hiện giải trình tự gen của các mô hình khối u được bao gồm trong Kho lưu trữ Mô hình có nguồn gốc từ Bệnh nhân NCI (PDMR), được duy trì bởi FNLCR.

Những mô hình của các loại ung thư khác nhau này được phát triển từ các mẫu mô khối u do những người tham gia thử nghiệm lâm sàng cung cấp. Bộ sưu tập, cũng bao gồm các mô hình của một số bệnh ung thư hiếm gặp, có thể được truy cập bởi bất kỳ ai trong cộng đồng khoa học để sử dụng trong các nghiên cứu phát triển và khám phá thuốc của họ. Mặc dù PDMR vẫn đang được phát triển, một kho lưu trữ như vậy sẽ khó có thể được thiết lập nếu không có cơ sở hạ tầng và tài nguyên của một cơ sở như FNLCR.

FNLCR cũng hỗ trợ nghiên cứu ung thư thông qua Cơ sở kính hiển vi điện tử lạnh quốc gia, nơi chứa các dụng cụ kính hiển vi tiên tiến mà các nhà nghiên cứu ung thư trên khắp đất nước có thể sử dụng để lập bản đồ chính xác cấu trúc của các protein, vi rút và các phân tử khác liên quan đến ung thư ở độ phân giải đã được chứng minh. trước đây không thể đạt được.

Chỉ là một ví dụ, gần đây, nhiều nhóm nghiên cứu đã sử dụng cơ sở cryo-EM để xác định cấu trúc chính xác của một loại protein quan trọng liên quan đến bệnh u sợi thần kinh, một tình trạng dẫn đến sự phát triển của các khối u không phải ung thư ở các khu vực như não và tủy sống.

Với những cấu trúc chi tiết như vậy trong tay, các nhà khoa học hiện có lộ trình thiết kế các loại thuốc có thể phá vỡ hoạt động của protein này và các protein bất hảo khác thúc đẩy sự phát triển của khối u.

Kể từ khi NCI ra mắt Cơ sở Cryo-EM Quốc gia vào tháng 5 năm 2017, khoảng 100 nhà điều tra từ 50 tổ chức đã sử dụng cơ sở này cho các nghiên cứu của họ.

Xoay trục để chống lại COVID-19

Các công nghệ và chuyên môn tiên tiến của FNLCR cũng cho phép chính phủ liên bang nhanh chóng ứng phó với các thách thức sức khỏe cộng đồng mới nổi, chẳng hạn như COVID-19.

Trong thời gian xảy ra đại dịch, FNLCR đã hợp tác chặt chẽ với NIAID, Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC) và một số trung tâm y tế hàn lâm trong một thử nghiệm lâm sàng góp phần giúp FDA quyết định phê duyệt thuốc kháng vi-rút remdesivir (Veklury) để điều trị bệnh nhân COVID nghiêm trọng. -19. Thử nghiệm quốc tế này mất chưa đầy một tháng để khởi động khi bắt đầu đại dịch.

Có thể đứng vững trước thử thách có quy mô và độ phức tạp như vậy trong một khoảng thời gian ngắn như vậy là một thành tựu đáng chú ý.

Ngoài ra, khi đại dịch COVID-19 bắt đầu, một số tài nguyên của Phòng thí nghiệm huyết thanh học HPV của FNLCR, nơi phát triển các xét nghiệm để phát hiện sự hiện diện của kháng thể đối với vi rút gây u nhú ở người (HPV) cho các thử nghiệm vắc xin HPV, đã được sử dụng để giúp đánh giá các xét nghiệm nhằm phát hiện sự hiện diện của các kháng thể đối với SARS-CoV-2, vi rút gây ra COVID-19.

FDA đã yêu cầu FNLCR đánh giá bộ dụng cụ thử nghiệm COVID-19 đang được gửi tới FDA để cấp phép sử dụng trong trường hợp khẩn cấp. Phòng thí nghiệm cuối cùng đã đánh giá hơn 100 xét nghiệm thương mại khác nhau và FDA đã sử dụng những kết quả này để quyết định có cấp phép sử dụng khẩn cấp các bộ xét nghiệm này hay không. Các chuyên gia của FNLCR cũng được yêu cầu phát triển bảng xác nhận và tiêu chuẩn huyết thanh học quốc gia cho các xét nghiệm kháng thể SARS-CoV-2 mà chúng tôi đã thực hiện với sự cộng tác của CDC và NIAID.

Hướng tới 10 năm tới

Trong 10 năm tới, NCI sẽ khởi động các dự án đặc trưng khác tại FNLCR. Với vị thế là Phòng thí nghiệm quốc gia DOE duy nhất dành riêng cho nghiên cứu y sinh, FNLCR cũng có thể là một nguồn tài nguyên được khai thác như một phần của các sáng kiến được đưa ra trong Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến về Sức khỏe (ARPA-H).

Chúng ta biết nhiều về ung thư hơn 10 năm trước, nhưng vẫn còn nhiều điều chúng ta chưa hiểu. Chúng tôi cần nghiên cứu cơ bản để tạo ra những bước đột phá giúp cải thiện việc phòng ngừa và điều trị ung thư, và tôi tin tưởng rằng trong 10 năm tới và hơn thế nữa, FNLCR sẽ đóng góp vào một số tiến bộ đó và tiếp tục là một phần quan trọng trong tiến trình của chúng tôi.