Nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Nature Biomedical Engineering – đã cho thấy việc biến đổi cấu trúc của chromatin trong tế bào ung thư có thể khiến chúng dễ bị phá hủy hơn.

Trong nhân tế bào, ADN được quấn xung quanh những protein gọi là histones, cùng với nhau chúng tạo thành chromatin.

Nhiệm vụ của Chromatin là đóng gói gọn ghẽ mã di truyền vào nhân tế bào. Chromatin cũng có thể quy định gen nào được đóng và mở. Tuy nhiên, trong tế bào ung thư, chromatin giúp chúng tiến hóa và thích nghi với liệu pháp điều trị ung thư, nhờ đó cho phép tế bào ung thư tồn tại.

Vadim Backman, thuộc Trường Kỹ thuật McCormick, Đại học Northwestern ở Evanston, IL giải thích: "Nếu bạn coi di truyền là phần cứng, thì chromatin là phần mềm. Các bệnh phức tạp như ung thư không phụ thuộc vào tập tính của từng gen, mà là sự tương tác phức tạp giữa hàng chục ngàn gen".

Vì vậy, Backman và các cộng sự đã dồn sự chú ý vào nhiễm sắc thể là chìa khóa để chống lại tính kháng thuốc của ung thư, và một kỹ thuật hình ảnh được họ phát triển năm ngoái đã giúp họ tìm hiểu thêm về bộ đại phân tử phức tạp này.

Dự báo chết tế bào ung thư bằng chromatin

Kỹ thuật mới được gọi là hiển vi quang phổ sóng bán phần (Partial Wave Spectroscopic - PWS) và nó cho phép theo dõi thời gian thực của chromatin trong tế bào sống.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu giải thích rằng PWS cho phép họ đánh giá chromatin trong khoảng chiều dài từ 20-200nm, chính là điểm mà sự hình thành ung thư ảnh hưởng đến chromatin.

Khi sử dụng PWS để theo dõi chromatin trong các tế bào ung thư nuôi cấy, các nhà nghiên cứu nhận thấy chromatin có “mật độ đóng gói” đặc hiệu liên quan với biểu hiện gen giúp các tế bào ung thư thoát khỏi điều trị.

Phân tích cho thấy mật độ đóng gói chromatin càng hỗn loạn và méo mó thì tế bào ung thư càng dễ sống sót khi phải chống chọi với hóa trị liệu. Tuy nhiên, nếu mật độ đóng gói cẩn thận và trật tự thì tế bào ung thư sẽ dễ bị chết khi đáp ứng với hóa trị liệu.

"Chỉ cần nhìn vào cấu trúc chromatin của tế bào, chúng ta có thể dự đoán liệu nó có sống được không", Backman nói. Các tế bào có cấu trúc chromatin bình thường sẽ chết vì chúng không thể phản ứng, chúng không thể khám phá bộ gen của mình để tìm kiếm sự chống đỡ và không thể phát triển tính kháng.

Nhắm vào chromatin để tiêu diệt ung thư

Dựa trên phát hiện này, các nhà nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng thay đổi cấu trúc của chromatin cho có trật tự hơn sẽ tăng sự nhạy cảm của tế bào ung thư với điều trị.

Khi nghiên cứu sâu hơn, nhóm nghiên cứu nhận thấy có thể thay đổi cấu trúc của chromatin bằng cách thay đổi các chất điện giải trong nhân tế bào ung thư.

Nhóm đã thử nghiệm chiến lược này bằng cách sử dụng hai thuốc đã được FDA phê duyệt là Celecoxib và Digoxin.

Celecoxib hiện đang được dùng giảm đau, trong khi Digoxin được sử dụng để điều trị rung nhĩ và suy tim. Tuy nhiên cả hai thuốc cũng có thể thay đổi mật độ đóng gói của chromatin.

Các nhà nghiên cứu đã kết hợp những thuốc này - được họ gọi là trị liệu bảo vệ chromatin (CPT) - với hóa trị và thử nghiệm trên các tế bào ung thư nuôi cấy. Và theo Backman, họ đã được chứng kiến ​​"một điều đáng chú ý."

"Trong vòng 2 hoặc 3 ngày, gần như tất cả các tế bào ung thư đơn độc đều chết vì chúng không thể đáp ứng. Các hợp chất CPT không tiêu diệt tế bào, mà chúng sẽ tái cấu trúc lại chromatin. Nếu bạn ngăn chặn được khả năng tiế hóa và thích nghi của tế bào, thì đó chính là gót chân A-sin của chúng.

Tuy vui mừng trước những phát hiện này, song các nhà nghiên cứu cho biết cần tìm hiểu thêm trên động vật và người trước khi có thể đưa ra kết luận chắc chắn.

"Có một sự khác biệt lớn giữa môi trường nuôi cấy và trên người", Backman nói. "Bạn sẽ không bao giờ biết được môi trường bên trong cơ thể sẽ ảnh hưởng như thế nào đến tập tính của bệnh ung thư hoặc liệu có những phản ứng phụ không lường trước hay không".

Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng họ đã lặp lại những phát hiện này trên 7 loại ung thư khác nhau, với kết quả "rất hứa hẹn".