Một nghiên cứu mới cho thấy việc nhắm mục tiêu vào đồng hồ sinh học của cơ thể có thể là một chiến lược tiềm năng để điều trị ung thư. Hai hợp chất nhắm vào các thành phần của đồng hồ sinh học đã giết chết một số loại tế bào ung thư trong phòng thí nghiệm và làm chậm sự phát triển của khối u não ở chuột mà không làm hại các tế bào khỏe mạnh, các nhà điều tra nghiên cứu cho biết.

Trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và trên chuột, phương pháp điều trị này cũng tiêu diệt một loại tế bào lão hóa—tế bào tiền ung thư đã ngừng phát triển do đột biến gây ung thư.

Đồng hồ sinh học điều chỉnh hàng trăm chức năng sinh học, từ mô hình giấc ngủ đến phân chia tế bào. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bằng cách nhắm mục tiêu vào các bộ phận của bộ máy đồng hồ, các hợp chất này hạn chế hai chức năng mà tế bào ung thư và lão hóa cần để tồn tại. Nghiên cứu do NCI tài trợ đã được công bố vào ngày 18 tháng 1 trên tạp chí Nature .

Joanna Watson, Ph.D., giám đốc chương trình tại NCI cho biết: “Nghiên cứu này nêu bật sự giao thoa giữa nhịp sinh học và sinh học ung thư, tầm quan trọng của hai lĩnh vực này với nhau và cách chúng ta có thể bắt đầu khai thác mối quan hệ đó để nhắm mục tiêu ung thư. Khoa Sinh học Ung thư, người không tham gia vào nghiên cứu.

Các nhà điều tra nghiên cứu hy vọng sẽ phát triển một loại thuốc tương tự như các hợp chất được nghiên cứu để điều trị cho con người và tin rằng có nhiều ứng dụng tiềm năng cho một liệu pháp như vậy.

Satchidananda Panda, tiến sĩ, giáo sư tại Viện Salk, điều tra viên cấp cao của nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi đã tìm thấy một loại mục tiêu hoàn toàn mới, vì vậy các lựa chọn là không giới hạn.

Nhịp điệu của đồng hồ sinh học

Đồng hồ sinh học là một mạch sinh học phức tạp kiểm soát nhịp điệu hàng ngày của các chức năng như giấc ngủ, nhiệt độ cơ thể và tiêu hóa. “Đồng hồ” chính là một khu vực trong não cảm nhận các dấu hiệu môi trường (chẳng hạn như ánh sáng) và truyền thông tin đến các đồng hồ thứ cấp ở các cơ quan khác.

Ngoài ra, mọi tế bào trong cơ thể đều chứa đồng hồ riêng điều khiển dao động hàng ngày của nhiều chức năng tế bào. Tất cả các đồng hồ trong cơ thể thường đồng bộ, cho phép sinh vật thích nghi với môi trường và duy trì sự cân bằng sinh học.

Đồng hồ sinh học kiểm soát chu kỳ “bật” và “tắt” của nhiều chức năng quan trọng đối với sự phát triển ung thư. Tiến sĩ Panda giải thích rằng sự gián đoạn của đồng hồ có thể khiến các chức năng này bị kẹt ở trạng thái “bật” hoặc “tắt”, tạo điều kiện thích hợp cho các khối u phát triển và lớn lên. Các nghiên cứu của nhóm của ông và những người khác đã chỉ ra rằng bước đầu tiên trong quá trình phát triển ung thư là phá vỡ nhịp sinh học.

Protein REV-ERB là thành phần chính của bộ máy đồng hồ ức chế các chức năng sinh học mà tế bào ung thư phụ thuộc vào, chẳng hạn như phân chia tế bào và chuyển hóa tế bào. Vì vậy, Tiến sĩ Panda và các đồng nghiệp của ông đã quyết định điều tra xem liệu các hợp chất kích hoạt REV-ERB (được gọi là chất chủ vận REV-ERB) có thể tiêu diệt tế bào ung thư bằng cách ngăn chặn các chức năng mà chúng cần để tiếp tục phát triển hay không.

Trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng hai chất chủ vận REV-ERB đã tiêu diệt các loại tế bào ung thư khác nhau (bao gồm não, ruột kết và vú), mặc dù các tế bào này có các đột biến gen khác nhau thúc đẩy sự phát triển của ung thư. Tuy nhiên, các chất chủ vận REV-ERB không giết chết các tế bào da hoặc não khỏe mạnh.

Các nhà nghiên cứu giải thích rằng những phát hiện này cho thấy các loại thuốc kích hoạt REV-ERB có thể được sử dụng để điều trị nhiều loại ung thư khác nhau.

“Điều đó ban đầu khiến chúng tôi ngạc nhiên vì rất hiếm khi tìm thấy tính linh hoạt như vậy trong một loại thuốc duy nhất,” trưởng nhóm điều tra Gabriele Sulli, Tiến sĩ, cũng thuộc Viện Salk cho biết. Nhưng khi các nhà nghiên cứu phát hiện ra cách thức các chất chủ vận REV-ERB tiêu diệt tế bào, thì lý do tại sao các hợp chất này ảnh hưởng đến rất nhiều loại tế bào ung thư trở nên rõ ràng hơn.

Đá ung thư vào chỗ đau

Mặc dù các protein REV-ERB kiểm soát một số chức năng sinh học, nhưng các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các chất chủ vận ngăn chặn hai con đường cụ thể. Một, được gọi là autophagy, là một quá trình giống như tái chế làm suy giảm các phân tử thừa, hư hỏng và độc hại để tạo ra chất dinh dưỡng. Con đường khác là tổng hợp chất béo gọi là lipid.

Cả quá trình tổng hợp lipid và autophagy đều cung cấp các khối xây dựng để tạo ra các tế bào mới. Các tế bào khỏe mạnh chỉ cần mức độ thấp của các con đường này, nhưng các tế bào ung thư phụ thuộc rất nhiều vào chúng vì chúng liên tục phân chia.

Tiến sĩ Panda nói: “Vì vậy, điều hợp lý là tác dụng của thuốc không phụ thuộc vào loại ung thư và cơ chế thúc đẩy sự tăng sinh tế bào liên tục.

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, ở chuột, một trong hai chất chủ vận REV-ERB được sử dụng trong nghiên cứu này có thể vượt qua hàng rào máu não, một ranh giới thường ngăn thuốc đến não. Ngoài ra, khi Tiến sĩ Sulli và các đồng nghiệp của ông phân tích dữ liệu từ cổng dữ liệu REMBRANDT (Kho dữ liệu tân sinh não phân tử) của NCI, họ phát hiện ra rằng, trong số những người mắc một loại ung thư não gọi là u nguyên bào thần kinh đệm, những người có mức độ REV-ERB cao hơn vẫn sống. lâu hơn so với những người có mức độ thấp.

Trước những phát hiện này, các nhà nghiên cứu đã chọn thử nghiệm phương pháp của họ trên hai mô hình chuột mắc bệnh ung thư não. Điều trị bằng chất chủ vận làm giảm quá trình tự thực, tiêu diệt tế bào u nguyên bào thần kinh đệm, giảm sự phát triển của khối u và kéo dài thời gian sống sót tốt hơn so với điều trị bằng hợp chất đối chứng.

Điều quan trọng là các nhà nghiên cứu đã không quan sát thấy bất kỳ dấu hiệu nào về tác dụng phụ độc hại ở những con chuột được điều trị bằng chất chủ vận.

Sự nguy hiểm của tế bào lão hóa

Tiến sĩ Sulli và các đồng nghiệp của ông cũng tự hỏi liệu các chất chủ vận REV-ERB có thể tiêu diệt các tế bào khác phụ thuộc vào quá trình tự thực và đã phá vỡ nhịp sinh học hay không. Các tế bào lão hóa — ngừng phát triển để ngăn chặn sự hình thành ung thư — phù hợp với dự luật.

Mặc dù các tế bào lão hóa không còn phân chia, nhưng chúng vẫn hoạt động theo những cách khác có thể gây hại. Ví dụ, chúng có thể tiết ra các yếu tố thúc đẩy sự phát triển của các khối u hiện có và thay đổi môi trường vi mô của khối u. Nghiên cứu gần đây cũng chỉ ra rằng các tế bào lão hóa có thể gây ra hoặc làm trầm trọng thêm các tác dụng phụ liên quan đến hóa trị và có thể góp phần làm ung thư tái phát. Do đó, đã có sự quan tâm lớn trong việc phát triển các phương pháp điều trị loại bỏ hoặc vô hiệu hóa các tế bào lão hóa.

Các nhà nghiên cứu tập trung vào các tế bào lão hóa hình thành do đột biến gây ung thư trong gen gây ung thư. Các nhà nghiên cứu nhận thấy trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, các chất chủ vận đã giết chết các tế bào lão hóa gây ung thư nhưng không giết chết các tế bào không phân chia khác. Phương pháp điều trị cũng làm giảm quá trình tự thực và giết chết các tế bào da lão hóa ở nốt ruồi lành tính trên chuột.

Các nhà nghiên cứu viết rằng cần có nhiều nghiên cứu hơn để xác định hiệu quả của chất chủ vận REV-ERB như một cách để tiêu diệt các tế bào lão hóa.

Truyền cảm hứng cho nhiều nghiên cứu hơn về nhịp sinh học và ung thư

Nhìn chung, Tiến sĩ Panda cho biết, “chúng tôi hy vọng rằng nghiên cứu của chúng tôi là chất xúc tác để cộng đồng khoa học có cái nhìn mới về mối tương tác giữa nhịp sinh học và sinh học tế bào của bệnh ung thư.”

Ông nói thêm, các nhà khoa học đang phát triển các loại thuốc kích hoạt hoặc ức chế các thành phần đồng hồ sinh học khác, và có thể sự kết hợp của các loại thuốc nhắm mục tiêu đồng hồ khác nhau hoặc thuốc nhắm mục tiêu đồng hồ với các loại trị liệu khác có thể tăng cường tác dụng chống ung thư. Nhưng, hiện tại, có nhiều câu hỏi hơn là có câu trả lời.

Tiến sĩ Watson cho biết: “Có những lỗ hổng kiến thức rất lớn trong hiểu biết của chúng ta về mối quan hệ giữa đồng hồ sinh học và ung thư ở tất cả các giai đoạn.

Bà nói tiếp, để khuyến khích những nghiên cứu như vậy, NCI đang hỗ trợ nghiên cứu về hậu quả của việc gián đoạn nhịp sinh học đối với tất cả các giai đoạn phát triển của ung thư và đối với kết quả điều trị.