TiaSang
Thứ 5, Ngày 13 tháng 5 năm 2021
Đổi mới sáng tạo

Hóa học phát triển công cụ có thể giúp cải thiện chẩn đoán và điều trị ung thư sớm

14/04/2021 08:00 -

Các nhà hóa học đã phát triển một phương pháp để dò những thay đổi trong các protein có thể báo hiệu những giai đoạn sớm của bệnh ung thư, Alzheimer, tiểu đường và những chứng bệnh nguy hiểm khác.

Ogonna Nwajiobi, một nghiên cứu sinh hóa học của Emory và là tác giả thứ nhất của bài báo,

Công trình “Selective Triazenation Reaction (STaR) of Secondary Amines for Tagging Monomethyl Lysine Post‐Translational Modifications” được xuất bản trên Angewandte Chemie, do các nhà hóa học tại trường đại học Emory và Auburn thực hiện. Kết quả đề xuất một chiến lược mới cho nghiên cứu những liên hệ giữa những biến đổi protein độc đáo với vô vàn mầm bệnh.

“Hiểu biết mà chúng tôi có được nhờ sử dụng một phương pháp mới có tiềm năng để cải thiện năng lực dò các loại bệnh như ung thư phổi giai đoạn sớm, khi việc điều trị có thể có nhiều hiệu quả hơn”, Monika Raj, tác giả chính của bài báo và là phó giáo sư hóa học, nói. “Một hiểu biết  chi tiết về những biến đổi protein có thể giúp hướng dẫn điều trị cá thể hóa, điều trị đích cho các bệnh nhân để cải thiện hiệu quả chống lại ung thư của thuốc”.

Các nhà nghiên cứu đã đem đến một chứng cứ về ý tưởng sử dụng phương pháp của họ để dò sự biến đổi trong các đơn protein hoặc monomethylation. Thực nghiệm của họ đã thực hiện trên protein lysine biểu hiện từ E.coli và những cơ quan tế bào không phải của người.

Lysine là một trong chin  amino acids thiết yếu với sự sống. Sau khi lysine được tổng hợp trong cơ thể con người, thay đổi protein, vẫn được biết đến như methylation, có thể xuất hiện. Methylation là một quá trình sinh hóa vận chuyển một nguyên tử carbon và ba nguyên tử hydro từ một vật chất này sang vật chất khác. Rất nhiều biến đổi có thể xuất hiện trong một (monomethylation), hai (dimethylation) hoặc ba (trimethylation) hình thức. Demethylation tría ngược với những biến đổi đó.

Cú ngắt nhỏ của methylation và demethylation điều chỉnh những cú chuyển tắt bật sinh học cho vật chủ của các hệ trong cơ thể như sự chuyển hóa và tạo ra DNA.

“Trong trạng thái thông thường, quá trình methylation tạo ra những biến đổi cần thiết để giữ đúng chức năng và bảo đảm sự khỏe mạnh của cơ thể”, Ogonna Nwajiobi, một nghiên cứu sinh hóa học của Emory và là tác giả thứ nhất của bài báo, nói. “Nhưng quá trình này có thể có sự cố, tạo ra những biến đổi có thể dẫn đến nhiều loại bệnh tật”.

Những biến đổi thành lysine, cụ thể, anh cho biết thêm, có những đường dẫn đến sự phát triển của nhiều loại bệnh ung thư và những loại bệnh tật khác của con người.

Sriram Mahesh, đồng tác giả của bài báo và là nhà nghiên cứu tại trường đại học Auburn. Xavier Streety, cũng ở Auburn, là đồng tác giả.

Phòng thí nghiệm của Raj chuyên tâm vào phát triển các công cụ hóa hữu cơ để hiểu và giải quyết những vấn đề sinh học, mong muốn tạo ra một phương pháp có thể đánh dấu monomethylation để lysine được biểu hiện bằng một nội quan. Monomethylation là thứ thách thức bậc nhất với việc dò tìm vì nó để lại những thay đổi không đáng kể trong khối lượng, điện tích hay các dặc điểm khác của một biến đổi lysine.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một vật mang tính chất thăm dò hóa học, các ion diazonium giàu điện tích có thể tăng gấp đôi các vị trí monomethlyation trong những điều kiện tương thích sinh học nhất định mà họ có thể kiểm soát, bao gồm một tỉ lệ pH cụ thể và mật độ điện tích. Họ sử dụng các kỹ thuật phổ khối và cộng hưởng từ hạt nhân để chứng tỏ họ điểm đúng các đích lựa chọn và xác nhận được các nguyên tử kết cặp tại các vị trí đó.

Phương pháp này hết sức độc đáo bởi vì nó hướng đích trực tiếp đến các vị trí monomethylation. Một đặc điểm độc đáo khác của phương pháp này là có thể đảo ngược được dưới các điều kiện acid, cho phép các nhà nghiên cứu tách cặp các nguyên tử và tái tạo trạng thái nguyên thủy của một vị trí monomethylation.

Phòng thí nghiệm của Raj đang lên kế hoạch hợp tác với các nhà nghiên cứu tại Viện Ung thư  Winship của Emory để kiểm chứng phương pháp mới trên các mẫu mô lấy từ các bệnh nhân ung thư phổi. Mục tiêu là để tìm điểm khác biệt trong những vị trí lysine monomethylation của người mắc ung thư phổi và người khỏe mạnh.

“Nó giống như một cuộc thám hiểm đánh cá vậy”, Nwajiobi giải thích. “Bước đầu tiên là sử dụng phương pháp của chúng tôi để tìm các vị trí lysine monomethylation trong những mô mẫu vốn rất khó để thực hiện bởi vì mật độ thấp của chúng. Một khi tìm được các vị trí, phương pháp của chúng tôi có thể cho phép chúng tôi đảo dược sự kết cặp trong thí nghiệm hóa học, vì các chức năng của những vị trí đó có thể được nghiên cứu trong hình thức nguyên thủy, nguyên vẹn của chúng”. 

Các phương pháp được áp dụng dò nhiều loại bệnh giai đoạn đầu như ung thư phổi cần thiết vì nó có thể cải thiện tình trạng bệnh tật của bệnh nhân. “Nếu chúng tôi có thể phát triển nhiều cách để nhận diện ung thư phổi giai đoạn sớm thì có thể mở ra cánh cửa điều trị góp phần tăng tỉ lệ sống sót của người bệnh”, Raj nói.

Các nhà nghiên cứu hi vọng nghiên cứu những khác biệt lysine monomethylation giữa nhiều mẫu mô được lấy từ bệnh nhân ở nhiều giai đoạn tiến triển bệnh khác nhau của ung thư phổi, giữa người có hoặc không có tiền sử mắc bệnh trong gia đình, và giữa những người hút thuốc với người không hút thuốc. Việc tăng thêm hiểu biết từ những phân tích có thể thiết lập được đúng phạm vi điều trị đích và cá nhân hóa, Raj nói.

Phòng thí nghiệm của cô đang phát triển các công cụ hóa học để dò có chọn lọc các vị trí lysine dimethylation và trimethylation, để giúp tìm hiểu đầy đủ các tính chất vai trò của lysine methylation trong việc hình thành và phát triển các loại bệnh.

Chúng tôi hi vọng là những nhà nghiên cứu khác sẽ áp dụng phương pháp của chúng tôi và các công cụ hóa học mà chúng tôi đang phát triển, để có thể hiểu tốt hơn cả một phạm vi rộng các bệnh ung thư và nhiều loại bệnh khác liên quan đến lysine methylation”, Raj nói.

Thanh Phương tổng hợp

Nguồnhttps://phys.org/news/2021-04-chemists-tools-cancer-diagnostics-therapeutics.html

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202013997

 

Tags: