Sàng lọc gene giúp tìm nguyên nhân tổn thương tế bào tim sau hóa trị 

Bằng cách sử dụng phương pháp sàng lọc gene mới, các nhà y học tại ĐH Stanford đã phát hiện ra lý do vì sao một phương pháp hóa trị hiệu quả lại gây tổn hại tế bào tim, đồng thời xác định được một loại thuốc có thể giúp các tế bào tim này hoạt động.

Liệu pháp hóa trị doxorubicin có thể triệt tiêu các tế bào ung thư nhưng cũng khiến các tế bào tim không hoạt động đúng cách, sắp xếp sai hoặc làm chết các tế bào này. Joseph Wu, giáo sư tim mạch và giám đốc Viện Tim mạch Stanford cho biết: “Chúng tôi luôn muốn tìm cách ngăn chặn độc tính này”.

Wu và TS Stanley Qi, Phó giáo sư Kỹ thuật sinh học tại Viện Nghiên cứu Sarafan ChEM-H, đã tạo ra một công cụ sàng lọc gene sử dụng CRISPR- một công nghệ chỉnh sửa gen để phát hiện các gene có thể chịu ảnh hưởng của doxorubicin và gây tổn thương tim. Phương pháp này đã phát hiện được một gene quan trọng đóng vai trò trung gian để doxorubicin làm ảnh hưởng đến tim. 

Mò kim đáy biển 

Các nhà nghiên cứu đã biết rằng doxorubicin gây tổn hại cho tế bào tim, nhưng vẫn chưa xác định được gene nào trong tế bào tim có liên quan đến những tổn thương đó. Qua các nghiên cứu, họ đã thu hẹp phạm vi xuống 2300 gene mà các loại thuốc hiện nay đang tập trung  vào. 

TS. Qi cho biết: “Khi sàng lọc thuốc, bạn cần biết gene đích là gì, sau đó sàng lọc các loại thuốc ngăn chặn gene đó”. Nhưng trong trường hợp này, hai nhà nghiên cứu không hề biết gene mục tiêu nên họ đã sử dụng một kỹ thuật sàng lọc mới để quan sát tác dụng của doxorubicin với các tế bào tim có nguồn gốc từ tế bào gốc đa năng cảm ứng (pluripotent stem cell) – tế bào có thể tạo ra các loại tế bào khác trong cơ thể. 

Nhóm nghiên cứu đã dùng CRISPR để kích hoạt hoặc vô hiệu hóa 2300 gen trong tế bào tim, sao cho mỗi tế bào chỉ có 1 gene thay đổi. Sau đó, họ diệt các tế bào này bằng doxorubicin và ghi lại những tế bào sống sót. Và để trả lời câu hỏi làm thế nào các tế bào này sống sót, họ đã giải trình tự DNA của từng tế bào để tìm kiếm các chỉ thị di truyền. 

Họ đã phát hiện ra, các tế bào khỏe mạnh nhất sau khi dùng doxorubicin thiếu đi một gene có tên CA12 đóng vai trò tạo xúc tác các phản ứng liên quan đến carbon dioxide để duy trì nhiều chức năng của cơ thể, chẳng hạn như hô hấp và hình thành nước bọt. 

Sau đó, nhóm nghiên cứu thực hiện thêm các xét nghiệm di truyền, thử loại bỏ CA12 khỏi tế bào tim để xác định nghi ngờ của mình: liệu có phải các tế bào không có CA12 có khả năng chống độc tính của doxorubicin hay không. Wu cho biết, chức năng cụ thể của gene trong quá trình điều trị bằng doxorubicin vẫn chưa rõ ràng, nhưng ông hy vọng sẽ xác nhận được điều này. 

Tìm kiếm giải pháp 

Khi Wu và nhóm của ông xác định CA12 là nhân tố gene gây nên độc tính của melanin, họ tìm cách ngăn chặn protein CA12 gây tổn hại cho tế bào tim. Nhóm nghiên cứu đã chọn ra 40 loại thuốc ức chế protein carbonic anhydrase như CA12. 

Họ đưa thuốc cùng với doxorubicin vào các tế bào tim không bị chỉnh sửa gene và so sánh tỷ lệ sống của các nhóm để tìm ra tế bào khỏe mạnh nhất trong suốt quá trình điều trị. 

Một loại thuốc tên là indisulam, hiện đang được nghiên cứu như một phương pháp điều trị ung thư tiềm năng, đã giúp các tế bào sống sót sau khi bị nhiễm độc doxorubicin. Indisulam bảo vệ khả năng thư giãn và co bóp của tế bào tim và hỗ trợ các quá trình của tế bào.

Bước tiếp theo là thử nghiệm trên cơ thể sống. Họ điều trị cho chuột bằng doxorubicin, sau đó để một trong hai nhóm chuột ăn indisulam. Những con chuột được dùng indisulam có tình trạng tốt hơn, chức năng tim khỏe hơn và ít teo tim hơn, tế bào tim cũng duy trì được cấu trúc tốt hơn. 

Nhìn về tương lai, nhóm nghiên cứu mong muốn tìm hiểu indisulam đã ngăn chặn CA12 như thế nào và có kế hoạch thử nghiệm loại thuốc này nhiều hơn. Họ cũng hy vọng nghiên cứu được cách các gen tương tác với nhau trong tế bào tim tổn thương, thay vì chỉ nghiên cứu một gen tại một thời điểm. 

Các nhà nghiên cứu cũng có mục tiêu mới cho phương pháp sàng lọc CRISPR và hy vọng có thể áp dụng công nghệ này rộng rãi hơn. “Đó kết quả có tính nguyên lý. Trong tương lai, chúng ta có thể sử dụng công cụ này cho các loại bệnh hoặc độc tính khác” Wu nói. 

Diễm Quỳnh lược dịch từ ĐH Stanford

Nguồn: https://med.stanford.edu/news/all-news/2024/11/heart-cell-chemotherapy.html