Một nghiên cứu do Đại học Waterloo (Canada) dẫn đầu đang tập trung khai thác môi trường đặc biệt bên trong khối u – nơi thiếu oxy nhưng giàu chất dinh dưỡng – để tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển và tiêu diệt tế bào ung thư.
Theo Tiến sĩ Marc Aucoin, giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học Waterloo, các bào tử vi khuẩn khi xâm nhập vào khối u sẽ gặp điều kiện lý tưởng để sinh trưởng. Ông cho biết môi trường trong khối u gần như không có oxy nhưng lại dồi dào dưỡng chất, giúp vi khuẩn phát triển, chiếm lĩnh khu vực trung tâm và dần phá hủy khối u.
Trọng tâm của phương pháp là vi khuẩn Clostridium sporogenes, một loài sống trong đất và chỉ phát triển trong môi trường không có oxy. Đặc điểm này phù hợp với cấu trúc của các khối u rắn, nơi tồn tại nhiều tế bào chết và thiếu oxy, tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn sinh sôi.
Tuy nhiên, thách thức lớn là khi vi khuẩn lan ra vùng rìa khối u – nơi có oxy – chúng sẽ nhanh chóng bị tiêu diệt, khiến quá trình phá hủy khối u không hoàn toàn.
Để khắc phục, nhóm nghiên cứu đã đưa vào vi khuẩn một gene từ loài khác giúp tăng khả năng chịu oxy, cho phép chúng tồn tại lâu hơn ở khu vực rìa khối u. Đồng thời, các nhà khoa học xây dựng cơ chế kiểm soát việc kích hoạt gene này nhằm ngăn vi khuẩn phát triển ngoài ý muốn trong môi trường giàu oxy như máu.
Cơ chế kiểm soát dựa trên hiện tượng sinh học “cảm biến mật độ quần thể” (quorum sensing). Theo đó, vi khuẩn phát ra tín hiệu hóa học và khi đạt đến mật độ nhất định trong khối u, tín hiệu đủ mạnh sẽ kích hoạt gene chịu oxy, giúp chúng tiếp tục hoạt động ngay cả ở những vùng có oxy thấp.
Tiến sĩ Brian Ingalls, giáo sư toán ứng dụng tại Đại học Waterloo, cho biết nhóm đã sử dụng công nghệ sinh học tổng hợp để thiết kế hệ thống điều khiển này. Ông ví cơ chế hoạt động như một mạch điện sinh học, trong đó các đoạn DNA đóng vai trò như linh kiện, phối hợp để tạo ra phản ứng có thể dự đoán.
Trong các thử nghiệm ban đầu, nhóm nghiên cứu đã chứng minh có thể biến đổi Clostridium sporogenes để chịu được oxy. Ở bước tiếp theo, họ lập trình vi khuẩn sản xuất protein phát huỳnh quang màu xanh nhằm theo dõi hoạt động trong môi trường khối u.
Hiện các nhà khoa học đang hướng tới việc tích hợp gene chịu oxy và hệ thống kiểm soát vào cùng một chủng vi khuẩn hoàn chỉnh. Mục tiêu tiếp theo là tiến hành thử nghiệm tiền lâm sàng để đánh giá hiệu quả và độ an toàn.
Dự án được phát triển từ công trình của nghiên cứu sinh Bahram Zargar, dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Brian Ingalls và Tiến sĩ Pu Chen, nguyên giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học Waterloo.
Giới chuyên gia nhận định phương pháp sử dụng vi khuẩn “ăn khối u” có tiềm năng trở thành hướng đi mới trong điều trị ung thư, đặc biệt với các khối u rắn khó tiếp cận bằng hóa trị hay xạ trị. Tuy nhiên, cần thêm nhiều nghiên cứu và thử nghiệm lâm sàng trước khi áp dụng rộng rãi.
Nếu thành công, công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu quả điều trị mà còn mở ra hướng phát triển mới cho y học chính xác, nơi các tác nhân sinh học được thiết kế để tiêu diệt bệnh từ bên trong cơ thể.
Bình luận
0