Lợi dụng vi khuẩn để đẩy lùi ung thư - Tal Danino

Xem đầy đủ tại: https://ed.ted.com/lessons/hacking-bacteria-to-fight-cancer-tal-danino

Năm 1884, một bệnh nhân xui xẻo có một khối u ở cổ đang tiến triển nhanh chóng kèm theo tình trạng nhiễm trùng da. Nhưng khi tình trạng nhiễm trùng vừa khỏi thì căn bệnh ung thư cũng dần suy giảm. Tình trạng nhiễm trùng đã kích thích hệ thống miễn dịch của bệnh nhân. Ngày nay, các nhà sinh học tổng hợp đã lập trình cho vi khuẩn nhằm vận chuyển thuốc một cách an toàn và chính xác tới các khối u. Điều này có thể xảy ra như thế nào? Tal Danino đã tìm hiểu rõ.

Năm 1884, có vẻ như nữ thần
may mắn đang từ bỏ một bệnh nhân.

Bệnh nhân này có một khối u ở cổ
đang tiến triển nhanh chóng,

và tệ hơn, anh còn bị nhiễm trùng da
ở những vị trí khác.

Nhưng chẳng bao lâu, một chuyện bất ngờ
đã xảy ra:

khi tình trạng nhiễm trùng vừa khỏi,
thì căn bệnh ung thư cũng dần suy giảm.

Bảy năm sau, khi bác sĩ William Coley
đánh giá lại tình trạng của anh ta

thì không còn bất kỳ
dấu hiệu nào của ung thư.

Coley tin rằng một điều đáng kinh ngạc
đã xảy ra:

đó là tình trạng nhiễm trùng đã kích thích
hệ miễn dịch của bệnh nhân

chống lại ung thư.

Phát hiện may mắn đã khiến Coley
trở thành người tiên phong

trong việc điều trị dứt điểm ung thư
bằng cách tiêm vi khuẩn có chủ ý.

Hơn một thế kỷ sau, các nhà sinh học
tổng hợp đã tìm thấy một cách còn tốt hơn

trong việc sử dụng những
đồng minh không ngờ tới này -

đó là lập trình chúng để vận chuyển thuốc
một cách an toàn và chính xác đến khối u.

Ung thư xảy ra khi những chức năng
bình thường của tế bào bị thay đổi,

khiến chúng nhân lên nhanh chóng
và tiến triển thành khối u.

Việc sử dụng các phương pháp trị liệu
như xạ trị, hóa trị và liệu pháp miễn dịch

nhằm tiêu diệt các tế bào ác tính,
nhưng có thể ảnh hưởng đến toàn bộ cơ thể

và hủy hoại các mô khỏe mạnh
trong quá trình điều trị.

Tuy nhiên một số vi khuẩn như E. coli

có một khả năng đặc biệt là phát triển
có chọn lọc bên trong khối u.

Trên thực tế, trung tâm của khối u
tạo ra một môi trường lý tưởng

để chúng có thế nhân lên an toàn,
tránh khỏi các tế bào miễn dịch.

Thay vì gây ra nhiễm khuẩn,

vi khuẩn có thể được tái lập trình
để mang theo thuốc trị ung thư

có chức năng như con ngựa thành Troy với
mục tiêu là thâm nhập vào trong khối u.

Ý tưởng về việc lập trình vi khuẩn để phát
hiện và phản ứng theo những cách mới lạ

là trọng tâm của lĩnh vực
Sinh học Tổng hợp.

Nhưng làm cách nào để lập trình vi khuẩn?

Mấu chốt nằm ở việc
điều khiển DNA vi khuẩn.

Bằng việc chèn một trình tự gen
đặc biệt vào vi khuẩn,

làm chúng có thể tổng hợp
nên nhiều loại phân tử,

kể cả những loại có thể phá hủy
quá trình tiến triển bệnh ung thư.

Chúng cũng có thể được điều chỉnh để
hoạt động theo những cách thức riêng

nhờ vào các mạch sinh học.

Chúng có tác dụng thay đổi cách thức
hoạt động tùy vào sự hiện diện, vắng mặt,

hoặc kết hợp của những yếu tố nhất định.

Ví dụ, các khối u có nồng độ
ô-xi và pH thấp

và sản xuất quá mức một số
phân tử nhất định.

Nhà sinh học tổng hợp có thể lập trình
vi khuẩn nhận biết được tình trạng trên,

và như vậy chúng sẽ đáp ứng lại khối u
mà không ảnh hưởng đến các mô bình thường.

Một loại mạch sinh học

có khả năng ly giải đồng bộ,
gọi tắt là SLC,

cho phép vi khuẩn vận chuyển thuốc

theo một lịch trình đã được thiết lập sẵn.

Đầu tiên, để tránh tổn thương
các mô khỏe mạnh,

quá trình sản xuất thuốc kháng ung thư
chỉ được tiến hành khi vi khuẩn

đã xâm nhập và bắt đầu
phát triển bên trong khối u.

Sau đó, ngay khi chúng đã tạo ra thuốc,

chế độ tự tiêu diệt sẽ được kích hoạt
để ngăn ngừa sự bùng nổ

ngay khi số lượng của chúng
chạm ngưỡng.

Chế độ này vừa giúp phóng thích thuốc,
vừa làm giảm số lượng vi khuẩn.

Tuy nhiên, một tỉ lệ vi khuẩn nhất định
vẫn còn sống

để khôi phục dân số của chúng.

Cứ như vậy số lượng vi khuẩn tăng lên đủ
để kích hoạt chế độ tự tiêu diệt lần nữa,

và vòng tuần hoàn lại tiếp tục.

Chương trình này có thể điều chỉnh
để cung cấp thuốc

theo bất kỳ lịch trình nào tốt nhất
để tiêu diệt khối u.

Phương pháp đầy hứa hẹn này đã được
thử nghiệm trên chuột.

Các nhà khoa học không chỉ loại bỏ
thành công khối u lympho

bằng cách tiêm vi khuẩn vào khối u,

mà mũi tiêm này còn kích thích
hệ miễn dịch,

giúp tế bào miễn dịch nhận diện và
tấn công các u lympho chưa được điều trị

ở những vị trí khác của chuột.

Khác với những liệu pháp khác,

vi khuẩn không nhắm vào một loại
ung thư cụ thể,

mà chúng tấn công tất cả các khối u rắn
có chung đặc điểm.

Liệu pháp lập trình vi khuẩn
không chỉ giới hạn trong điều trị ung thư.

Mà liệu pháp này còn được xem như
những cảm biến tinh vi

trong việc theo dõi bệnh tật
trong tương lai.

Các lợi khuẩn có thể sống dưới dạng
bất hoạt trong đường ruột của chúng ta,

nơi chúng sẽ phát hiện, ngăn chặn
và điều trị các rối loạn

trước khi các bệnh này
biểu hiện thành triệu chứng.

Những tiến bộ trong công nghệ
đang tạo ra một tương lai đầy hứa hẹn

của việc cá thể hóa điều trị
bằng cách sử dụng các robot siêu nhỏ.

Nhờ vào hàng tỉ năm tiến hóa

chúng ta có thể đã nắm giữ khởi điểm

là hình thái sinh học
không ngờ tới của vi khuẩn.

Và khi kết hợp thêm với sinh học tổng hợp,

thì ai biết được điều
bất ngờ gì sẽ sớm xảy ra.