An image of a cell infected by a vaccinia virus.

Một tế bào bị nhiễm virut vaccinia. Một số vi-rút gây ung thư đang được nghiên cứu là vi-rút đậu mùa được thiết kế.

Tín dụng: J Cell Biol. Tháng 4 năm 2005. CC BY 4.0

Vi-rút được thiết kế để tiêu diệt tế bào ung thư đã được sử dụng để điều trị một dạng ung thư da và đang được thử nghiệm rộng rãi để điều trị các bệnh ung thư khác.

Một nghiên cứu mới cho thấy rằng những loại virus như vậy, được gọi là virus oncolytic, có thể được tăng cường hơn nữa để cải thiện phản ứng miễn dịch của cơ thể chống lại các khối u. Các nhà nghiên cứu nhận thấy loại vi rút gây ung thư mới này có thể đồng thời tiêu diệt các tế bào ung thư và cung cấp cho các tế bào miễn dịch được đưa vào các khối u một loại hormone mà chúng cần để thực hiện các chức năng tiêu diệt tế bào của chính mình.

Ở những con chuột có khối u ác tính, vi-rút chức năng kép có hiệu quả hơn nhiều trong việc thu nhỏ và loại bỏ khối u so với vi-rút ung thư tiêu chuẩn.

Những phát hiện của nghiên cứu đã được công bố vào ngày 17 tháng 9 trên tạp chí Miễn dịch .

Phillip Daschner, giám đốc chương trình thuộc Khoa Sinh học Ung thư của NCI, người không tham gia nghiên cứu, giải thích: “Điều mới ở đây là loại vi-rút này đã được thiết kế để làm giảm ức chế miễn dịch” ngoài việc tiêu diệt hoàn toàn các tế bào khối u. “Đó là một ý tưởng có thể nhanh chóng được áp dụng cho các bệnh nhân.”

Đóng cửa bởi một môi trường độc hại

Virus gây ung thư tiêu diệt các tế bào ung thư riêng lẻ, nhưng các nghiên cứu cũng cho thấy rằng chúng có thể tăng cường khả năng nhận biết và tiêu diệt khối u của hệ thống miễn dịch.

Các virus xâm nhập vào các tế bào khối u một cách đặc biệt và nhân lên, cuối cùng phá vỡ các tế bào. Khi sự đứt gãy này xảy ra, các protein tế bào khối u có thể được hệ thống miễn dịch nhận ra—được gọi là kháng nguyên khối u—được giải phóng vào máu. Quá trình này có thể thu hút các tế bào T vào một khối u để bắt đầu tiêu diệt các tế bào ung thư và thậm chí có khả năng kích hoạt chúng nhận ra ung thư di căn ở những nơi khác trong cơ thể.

Greg Delgoffe, Ph.D., thuộc Trung tâm Y tế Đại học Pittsburgh, người đứng đầu nghiên cứu mới, giải thích rằng việc đưa các tế bào T tiếp cận và xâm nhập vào khối u chỉ là một phần của thách thức. Ông nói: “Bản chất của môi trường khối u là độc hại. “Khi các tế bào T xâm nhập, chúng sẽ trải qua một khung cảnh khắc nghiệt, ít oxy, giống như sa mạc.” Môi trường này có thể khiến các tế bào miễn dịch không thể hoạt động.

Phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Delgoffe đã thử nghiệm một loại vi-rút gây ung thư (một phiên bản được thiết kế của vi-rút Vaccinia ) để hiểu rõ hơn về sự tương tác giữa tế bào ung thư và tế bào miễn dịch thay đổi như thế nào sau khi khối u bị nhiễm vi-rút. Họ phát hiện ra rằng, khi được tiêm vào khối u ở chuột, vi rút của chúng có thể khiến một số lượng đáng kể tế bào T xâm nhập vào khối u.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy các tế bào T mới đến dường như khỏe mạnh và hoạt bát. Nhưng khả năng tiêu diệt tế bào T có thể mất dần, biến chúng từ những kẻ hủy diệt mạnh mẽ thành những kẻ ngoài cuộc cạn kiệt với khả năng hạn chế gây hại cho tế bào ung thư—một hiện tượng thường được gọi là kiệt sức.

Các tế bào T mà Tiến sĩ Delgoffe và nhóm của ông ban đầu tìm thấy trong các khối u vẫn chưa cạn kiệt, cho thấy rằng chúng mới xuất hiện trong các khối u. Tuy nhiên, các xét nghiệm bổ sung cho thấy những tế bào T mới đến này đã nhanh chóng phát triển các vấn đề về trao đổi chất sau khi xâm nhập vào khối u.

Tiến sĩ Delgolffe cho biết mọi người thường gọi các liệu pháp miễn dịch là “máy gia tốc” hoặc tác nhân “tắt phanh” hệ thống miễn dịch. “Nhưng chân ga và phanh không thành vấn đề nếu không có xăng trong bình.”

Ông nói: “Bản thân virus đã làm rất tốt việc kích hoạt các tế bào miễn dịch. Vì vậy, nhóm nghiên cứu muốn tăng cường vi-rút, để nó tiết ra thứ gì đó vào môi trường địa phương để cung cấp khí cho các tế bào T.

Hỗ trợ tế bào T

Nhóm nghiên cứu đã nhanh chóng tập trung vào một loại hormone gọi là leptin như một phân tử hỗ trợ khả thi. Leptin được biết đến nhiều nhất trong việc giúp cơ thể điều chỉnh cơn đói và do đó là cân nặng. Nhưng nó cũng cần thiết cho các tế bào miễn dịch của cơ thể.

Các khối u mà các nhà nghiên cứu phân tích không chỉ có nồng độ leptin thấp mà các tế bào T trong các khối u đó cũng có mức độ thụ thể hormone cao. Tiến sĩ Delgolffe giải thích: “Điều này đặc biệt đúng đối với các tế bào T đã cạn kiệt.

Các nghiên cứu về nuôi cấy tế bào cho thấy nồng độ leptin cao giúp tăng cường khả năng tiêu diệt tế bào khối u của tế bào T. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã thử đưa leptin liều cao trực tiếp vào máu của những con chuột mang khối u ác tính. Tuy nhiên, leptin được phân phối theo cách này không có tác dụng đối với các tế bào T trong khối u.

Để đẩy leptin vào sâu trong môi trường vi mô khối u, nhóm của Tiến sĩ Delgoffe đã thiết kế lại vi rút gây ung thư của họ để mang gen sản xuất leptin. Khi ở bên trong tế bào ung thư, virus cũng sẽ tạo ra leptin khi nó tự sao chép.

Khi các nhà nghiên cứu tiêm trực tiếp vi rút chức năng kép của họ vào khối u ác tính ở chuột, khối u đã giảm đáng kể và khoảng một phần tư số chuột có phản ứng hoàn toàn (nghĩa là khối u của chúng biến mất hoàn toàn). Những con chuột này sống lâu hơn đáng kể so với những con chuột được tiêm virus đối chứng không mang gen leptin.

Virus biểu hiện leptin cũng cải thiện khả năng sống sót trong mô hình chuột mắc bệnh ung thư tuyến tụy xâm lấn.

Ngược lại, vi rút biểu hiện leptin không làm tăng khả năng sống sót ở những con chuột mang khối u đã được biết là có vi môi trường hỗ trợ tế bào T ngoài những gì đã thấy khi tiêm vi rút gây ung thư không chứa gen leptin.

Tiềm năng ngăn ngừa ung thư tái phát

Việc tiêm vi-rút biểu hiện leptin dường như cũng có tác dụng như vắc-xin ung thư ở một số con chuột bị u ác tính. Khi nhóm nghiên cứu tiêm các tế bào khối u tương tự vào những con chuột đã trải qua phản ứng hoàn toàn với vi-rút được thiết kế bằng leptin, hệ thống miễn dịch của hầu hết những con chuột này đã ngăn chặn sự tái phát của khối u.

Ở một số ít chuột có khối u tái phát, khối u của chúng phát triển với tốc độ chậm hơn. Tiến sĩ Delgoffe cho biết, điều này cho thấy rằng virus được thiết kế sẵn đã kích hoạt hệ thống miễn dịch ghi nhớ và nhận ra các tế bào khối u (trí nhớ miễn dịch).

Daschner nói: “Thật thú vị khi có một số bằng chứng về trí nhớ miễn dịch chống lại các khối u. “Nếu điều này có thể hoạt động theo cách thức hoạt động của vắc-xin, hy vọng bệnh nhân sẽ phát triển khả năng miễn dịch có thể ngăn chặn sự tái phát của khối u.”

Tiến sĩ Delgoffe và nhóm của ông hiện đang điều tra xem liệu việc thay đổi thành phần leptin của vi rút có thể mang lại phản ứng tốt hơn hay không. Những điều chỉnh này bao gồm kỹ thuật leptin để làm cho nó tìm kiếm và liên kết với các tế bào T tốt hơn và làm cho nó tồn tại lâu hơn trong môi trường vi mô khối u. Các nhà nghiên cứu cũng có kế hoạch thử nghiệm việc bổ sung các phân tử hỗ trợ khác ngoài leptin vào virus của họ.

Daschner giải thích rằng sẽ cần có các nghiên cứu sâu hơn trước khi virus chức năng kép sẵn sàng để thử nghiệm ở người, bao gồm cả việc tìm hiểu xem liệu virus có thể hoạt động tốt nếu được tiêm vào máu như khi tiêm vào khối u hay không. Ông nói, việc tiêm trực tiếp vào khối u không phải lúc nào cũng có thể thực hiện được ở người.

Virus không phải là vi khuẩn duy nhất được nghiên cứu như là phương pháp điều trị ung thư tiềm năng. Ví dụ, sáng kiến Bugs as Drugs của NCI đang hỗ trợ nghiên cứu các phương pháp điều trị dựa trên vi khuẩn và thể thực khuẩn (vi rút nhỏ lây nhiễm vi khuẩn). Ông nói: “Đó là một loại liệu pháp mới đầy tiềm năng rất thú vị.