Các nhà nghiên cứu trong cộng đồng y học nano điều trị ung thư tranh cãi về việc liệu có thể sử dụng các hạt có cấu trúc nhỏ bé ở cấp độ nano dẫn thuốc tới các khối u một cách thụ động – cho phép các hạt nano khuếch tán vào các khối u và trở thành hữu dụng tại chỗ – hoặc dẫn thuốc một cách chủ động – có thêm một phân tử chống ung thư hướng đích để liên kết với các thụ thể của tế bào bị ung thư cụ thể và theo phương pháp này giữ cho hạt nano ở lại khối u lâu hơn.
Hiện tại, một nghiên cứu về các khối u ở người và chuột được nuôi cấy trên chuột được thực hiện tại Trung tâm nghiên cứu ung thư Kimmel Johns Hopkins đã cho thấy, trên thực tế, đề xuất vấn đề này còn phức tạp hơn nhiều.
Phòng thí nghiệm của họ đã nghiên cứu thử nghiệm cả trên các phương pháp điều trị 6 mô hình ung thư vú; 5 dòng tế bào ung thư trên người và một tế bào ung thư trên chuột với ba biến thể của hệ miễn dịch được bao bọc bằng trastuzumab, một loại thuốc nhắm đích vào các tế bào ung thư vú dương tính với thụ thể yếu tố tăng trưởng miễn dịch 2 (HER2), được giữ lại lâu hơn trong các khối u hơn cả các hạt nano đơn giản, ngay cả trong các khối u cũng không biểu hiện protein tăng trưởng HER2. Dẫu vậy, các tế bào hệ miễn dịch của vật chủ tiếp xúc các hạt nano đã tạo ra một phản hồi miễn dịch chống ung thư bằng việc kích hoạt tế bào T xâm lấn và làm chậm quá trình phát triển của khối u.
Một miêu tả chi tiết nghiên cứu này được xuất bản trên Science Advances với bài báo “Nanoparticle interactions with immune cells dominate tumor retention and induce T cell–mediated tumor suppression in models of breast cancer”.
“Đã được biết đến trong một thời gian dài, các hạt nano, khi đi vào trong mạch máu, được các đại thực bào giống scavenger và các tế bào hệ miễn dịch khác chọn”, Robert Ivkov, phó giáo sư chuyên nghiên cứu ung thư và các khoa học bức xạ phân tử tại Trung tâm nghiên cứu ung thư Sidney Kimmel tại Johns Hopkins, nói.
“Nhiều nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này đã tập trung vào việc cố gắng giảm thiếu các tương tác với những tế bào miễn dịch bởi họ đã cố gắng tăng cường thời gian lưu hành của các hạt nano và cố giữ chúng ở lại trong những tế bào khối u. Nhưng nghiên cứu của chúng tôi đã cho thấy các tế bào miễn dịch trong khối u này đã thu thập và tương tác với các hạt theo cách đó để kích thích sự phản hồi của tế bào ung thư. Cách này có thể có tiềm năng phát triển hơn cả việc phân phối thuốc theo hướng phát triển các liệu pháp miễn dịch chống ung thư”.
Các nhà nghiên cứu đã thực hiện một số thực nghiệm in vitro. Đầu tiên, họ áp dụng một số hạt nano ô xít sắt phủ bột đơn giản và các hạt khác phủ trastuzumab với năm dòng tế bào ung thư vú của người, tìm thấy số lượng liên kết giữa các hạt nano bọc trastuzumab và các tế bào ung thư phụ thuộc vào cách các tế bào ung thư biểu hiện gene ung thư HER2.
Trên người, các ung thư vú dương tính HER2 là một trong những kháng với hóa trị tiêu chuẩn bậc nhất. Trastuzumab, thường được biết dưới cái tên thuốc Herceptin, hướng đích các tế bào khối u dương tính HER2 và kích hoạt hệ miễn dịch.
Các phản hồi khác nhau một cách đáng ngạc nhiên trên các mô hình động vật, các nhà nghiên cứu cho biết. Trong các thực nghiệm riêng rẽ, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các hạt nano trong hai chủng thiếu miễn dịch của chuột ghép với các tế bào từ năm tế bào dòng tế bào ung thư người – hai âm tính HER2 và ba là dương tính HER2.
Khi nghiên cứu các ung thư trên động vật 24 giờ sau đó, họ ghi nhận các hạt nano bọc trastuzumab được tìm thấy với số lượng lớn gấp hai đến năm lần các hạt nano thường trong tất cả các dạng ung thư, bất chấp là chúng có biểu lộ protein HER2 hay không. Họ cũng thấy số lượng lớn các hạt nano phủ trastuzumab đã trở lên lớn hơn (gấp mười lần) trên chuột với hệ miễn dịch đủ chức năng và mang các khối u phát nguyên từ chuột.
Điều này khiến các nhà nghiên cứu nghi ngờ là các hệ miễn dịch của vật chủ đã tương tác với các hạt nano và đóng một vai trò quan trọng trong việc lưu giữ các hạt trong khối u, ngay cả có thuốc được đưa thêm vào hay không.
Nhiều thực nghiệm khác tiết lộ là các tế bào miễn dịch liên quan đến khối u đã phản hồi với các hạt nano, và chuột đã được lai tạo với một hệ miễn dịch đầy đủ đã giữ các hạ nano bọc trastuzumab hơn là chuột được lai tạo không có hệ miễn dịch đầy đủ chức năng.
Ngoài ra, viêm các tế bào miễn dịch trong khu vực xung quanh các khối u, hoặc vi môi trường, đã thu giữ các hạt nano bọc thuốc nhiều hơn so với các hạt nano thường. Cuối cùng, sau chuỗi các thực nghiệm kéo dài 30 ngày, các nhà nghiên cứu đã thấy việc tiếp xúc các hạt nano đã ức chế sự tăng trưởng của khối u gấp ba đến bốn lần so với các biện pháp kiểm soát khác và việc gia tăng tế bào T diệt ung thư dương tính CD8 trong khối u.
Ivkov lưu ý, đáng ngạc nhiên là sự phản hồi kích hoạt hệ miễn dịch chống ung thư đã hiệu quả tương đương với việc tiếp xúc với các hạt nano bọc trastuzumab hay nano thường. Chuột có tế bào T khiếm khuyết không chứng tỏ khả năng ức chế tăng trưởng khối u.
Các nhà nghiên cứu cho biết, điều này xảy ra bởi sự tiếp xúc hoàn toàn với các hạt nano có thể là nguyên nhân dẫn đến sự phản hồi miễn dịch của vật chủ với sự kích thích miễn dịch chống ung thư, và không đòi hỏi các hạt nano phải lọt vào bên trong các khối u.
- Xem thêm: Phát hiện mới của y học: Miễn nhiễm trị
“Về tổng thể, công trình của chúng tôi cho thấy những tương hợp lẫn nhau đầy phức tạp tồn tại bên trong vật chủ và những phản hồi miễn dịch khối u với việc tiếp xúc hạt nano”, Ivkov nói. “Các kết quả này đề xuất những khả năng có thể đầy thú vị cho việc tiếp xúc ‘đích’ hạt nano của vi môi trường miễn dịch khối u. Chúng cũng chứng minh sự thú vị của tiềm năng phát triển các hạt nano mới như những nền tảng cho nhiều liệu pháp miễn dịch ung thư”.
Các nhà nghiên cứu cũng cho biết họ lập kế hoạch tìm hiểu xem các loại phản hồi miễn dịch tương tự có thể được sinh ra với các điều kiện không có ung thư không, ví dụ như với các bệnh truyền nhiễm.
