Phát hiện loại vi khuẩn có thể điều khiển bằng âm thanh, có khả năng loại bỏ căn bệnh gây tử vong cho hơn 9 triệu người mỗi năm

Thay vì tiêu diệt cả tế bào khỏe mạnh, vi khuẩn biến đổi gen được điều khiển bằng âm thanh tập trung vào tìm kiếm và phá hủy tế bào ung thư.

Theo thống kê của Globocan năm 2012, toàn thế giới chỉ ghi nhận khoảng 14.090.100 ca mắc mới, nhưng đến năm 2020, số ca mắc mới trên toàn cầu đã tăng lên 19.292.789 ca, trong đó có 9.958.133 ca tử vong do ung thư.

5 loại ung thư có tỷ lệ mắc cao nhất hiện nay trên thế giới là ung thư vú, ung thư phổi, ung thư đại trực tràng, ung thư tiền liệt tuyến, và ung thư dạ dày.

Tại Việt Nam, theo thống kê của Globocan năm 2020, ước tính có 182.563 ca mắc mới và 122.690 ca tử vong do ung thư. Trong mỗi 100.000 người, có 159 người được chẩn đoán mắc mới ung thư và 106 người tử vong do ung thư.

Gần đây, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ California (Caltech) đã phát hiện ra phương pháp mới và hiệu quả hơn trong điều trị nhiều loại ung thư. Thay vì tiêu diệt cả tế bào khỏe mạnh trong quá trình hóa trị liệu, vi khuẩn được biến đổi gen và điều khiển bằng âm thanh tập trung vào tìm kiếm và tiêu diệt tế bào ung thư.

Chi tiết hơn, trong nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature Communications, nhóm nghiên cứu dưới sự chỉ đạo của giáo sư kỹ thuật hóa học Mikhail Shapiro tại phòng thí nghiệm đã phát triển một loại vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) đặc biệt có khả năng xâm nhập vào khối u khi được tiêm vào cơ thể bệnh nhân. Khi tiếp cận vị trí, vi khuẩn có thể được kích thích để sản xuất thuốc chống ung thư thông qua các xung siêu âm.

'Mục tiêu của công nghệ này là sử dụng vi khuẩn biến đổi gen để xâm nhập vào khối u và kích hoạt chúng giải phóng thuốc bên trong khối u', Shapiro giải thích.

Nghiên cứu bắt đầu với một chủng vi khuẩn E. coli có tên Nissle 1917, đã được phê duyệt để sử dụng ở người. Sau khi tiêm vào hệ thống tuần hoàn, vi khuẩn lan toả khắp cơ thể. Hệ miễn dịch sẽ loại bỏ chúng, trừ những vi khuẩn xâm nhập vào khối u, tạo môi trường ức chế miễn dịch.

Để biến vi khuẩn trở thành công cụ hữu ích trong điều trị ung thư, nhóm nghiên cứu chỉnh sửa chúng để chứa hai nhóm gene mới. Một nhóm gene sản xuất kháng thể nano, protein tắt tín hiệu mà khối u sử dụng để ngăn chặn phản ứng miễn dịch. Sự xuất hiện của kháng thể này kích thích hệ miễn dịch tấn công khối u. Nhóm gene còn lại hoạt động như một công tắc nhiệt kích hoạt gene kháng thể nano khi vi khuẩn trải qua ngưỡng nhiệt nhất định.

Để tạo nhiệt cho vi khuẩn nằm sâu bên trong cơ thể, nơi khối u phát triển, nhóm nghiên cứu sử dụng siêu âm hội tụ (FUS). FUS tạo ra cường độ siêu âm cao hơn và tập trung hơn so với siêu âm thông thường, giúp tăng nhiệt độ của mô ở vị trí đó mà không ảnh hưởng đến mô xung quanh. Bằng cách kiểm soát cường độ siêu âm, các nhà nghiên cứu có thể tạo điều kiện cho nhiệt độ của mô đạt ngưỡng mong muốn.

Để kiểm tra hiệu quả của vi khuẩn biến đổi gen, nhóm nghiên cứu tiêm tế bào vi khuẩn vào chuột có khối u trong phòng thí nghiệm. Sau khi vi khuẩn xâm nhập vào khối u, họ sử dụng sóng âm để kích thích chúng. Kết quả cho thấy chuột điều trị bằng vi khuẩn mới và sóng âm có tốc độ phát triển khối u chậm hơn nhiều so với chuột chỉ điều trị bằng sóng âm, vi khuẩn hoặc không điều trị. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cần tối ưu hóa phương pháp để tăng hiệu quả kích thích nhiệt vào vi khuẩn.