Xác định chính xác thời gian tăng trưởng của tế bào để hiểu nguồn gốc ung thư
Ung thư là dạng bệnh tật mà các tế bào tăng trưởng và phát triển một cách bất thường, và dẫu có nhiều cách điều trị hoặc thậm chí chữa khỏi thì nguồn gốc của chúng vẫn còn chưa được hiểu một cách rõ ràng. Hiểu về thời gian chính xác các sự kiện diễn ra trong tế bào – như sự chuyển biến của các tế bào từ bình thường sang các điều kiện có thể gây ung thư – là yếu tố chính để khám phá ra những cách điều trị mới hoặc các cơ hội chẩn đoán.
Các nhà khoa học ở trường đại học Vanderbilt, trong đó có Mirazul Islam, một nghiên cứu sinh được giáo sư về tế bào và sinh học phát triển Ken Lau và giáo sư y khoa Robert Coffey dẫn dắt, đã thực hiện một công trình đặt nền tảng cho hiểu biết và dự đoán sự chuyển tiếp tự nhiên giữa tiền ung thư và ung thư. Họ cũng chứng tỏ là ung thư đại trực tràng có thể khởi sinh từ vô số tế bào bình thường trong biểu mô ruột thứ không chỉ từ một tế bào đơn lẻ.
Công trình đặt nền tảng cho cách tiếp cận này có thể được mở rộng để ghi nhận những khía cạnh khác của các hoạt động tế bào như thời điểm khi các sự kiện phát tín hiệu xuất hiện.
“Chúng tôi hi vọng sẽ bổ sung một trục thời gian để tăng cường hiểu biết cơ bản về sự phát triển mô và bệnh tật”, Lau nói.
Dẫu chỉ có một tỉ lệ nhỏ tiền ung thư tiến triển thành ung thư, dấu hiệu dự đoán duy nhất hiện nay về tiến triển ung thư đại trực tràng là kích thước của các polyp – những cụm nhỏ tế bào có thể trở thành ung thư- trong ruột kết. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một ‘đồng hồ’ phân tử chính xác ghi nhận thời điểm các sự kiện diễn ra trong tế bào ở mức phân giải đơn tế bào. Công trình này được xuất bản trên tạp chí Nature, giúp giải đoán nguồn gốc của ung thư đại trực tràng.
Trước công trình Islam và Lau, các nhà nghiên cứu đã sử dụng những biến đổi gene xuất hiện trong ung thư để dò theo khi những thay đổi về tế bào xuất hiện, nhưng các tác giả phát hiện dẫu “chúng cung cấp những suy luận theo thời gian hoặc vô tính” không đủ chính xác.
Để lấp đầy khoảng trống hiểu biết, Islam sử dụng một nền tảng CRISPR để tạo ra một cách tiếp cận “mã vạch di truyền” ghi nhận thời điểm các sự kiện trong tế bào và sinh sản vô tính trong ống nghiệm. Anh đã thử nghiệm cách tiếp cận này trên cả mô hình chuột và mô hình trích xuất từ tế bào của bệnh nhân.
Sử dụng các nguồn tế bào từ bệnh nhân tại Trung tâm Y học ĐH Vanderbilt – cũng như Mạng lưới Atlas ung thư trên người – nhóm nghiên cứu đã thu thập được một trong những cơ sở dữ liệu ở dạng bản đồ đa hệ omic lớn nhất về các polyp ngẫu nhiên trên người và tiết lộ ung thư đại trực tràng xuất hiện từ các sự kiện đột biến độc lập xuất hiện trong nhiều tế bào khỏe mạnh.
Nhóm nghiên cứu cho biết, sự chuyển pha ung thư từ những tế bào ở xa nhau về mặt di truyền (thành phần đa dòng) trong giai đoạn tiền ung thư sớm đến những tế bào nhận diện về mặt di truyền (thành phần đơn dòng) trong các giai đoạn phát triển. Hiểu về quá trình này sẽ giúp dự đoán tốt hơn sự tiến triển từ tiền ung thư đến ung thư.
“Mirazul đã thúc đẩy toàn bộ dự án, từ khái niệm đến thực hiện”, Coffey nói. “Nhưng chúng tôi không thể làm được điều này mà không có các cộng sự của chúng tôi, cụ thể là Mark Magnuson và Qi Liu”. Magnuson, giáo sư ghế Louise B. McGavock và giáo sư sinh lý học phân tử, đem đến những chuyên môn về sinh học phát triển. Liu, giáo sư thống kê sinh học, và nhóm của bà hỗ trợ phần tin sinh học.
Lau đã sẵn có một kế hoạch tương lai. “Chúng tôi đang áp dụng cách tiếp cận này để hiểu động lực vô tính trong tái sinh bằng cách nhận diện quần thể tế bào mới với tế bào gốc tiềm năng”, ông nói.
Mạng lưới Bản đồ khối u của người là một phần của sáng kiến Cancer MoonshotS do Viện Ung thư quốc gia Mỹ tài trợ, với mục tiêu xây dựng các bản đồ ba chiều về động lực, hình thái tế bào và các đặc điểm phân tử của ung thư trên người khi chúng tiến hóa từ giai đoạn tiền ung thư thành bệnh.
Thanh Hương theo trường ĐH Vanderbilt
