[Y học năm 2021] Sự thật về Tế bào gốc giúp ngăn ngừa ung thư?

Mục tiêu không đủ và không cụ thể của các phương pháp điều trị truyền thống trong điều trị ung thư thường dẫn đến kháng trị liệu và tái phát ung thư. Trong những thập kỷ qua, những khám phá tích lũy về sinh học tế bào gốc đã cung cấp những phương pháp tiếp cận tiềm năng mới để chữa khỏi bệnh nhân ung thư. Tế bào gốc có các hoạt động sinh học độc đáo, bao gồm tự đổi mới, biệt hóa và tác động điều biến lên các tế bào khác, có thể được sử dụng làm thuốc tái tạo, chất mang trị liệu, nhắm mục tiêu thuốc và tạo ra tế bào miễn dịch. Vậy tế bào gốc giúp ngăn ngừa ung thư như thế nào? Cùng Medplus tìm hiểu chi tiết qua bài viết bên dưới đây nhé.

1. Tổng quan về bệnh ung thư hiện nay

Ung thư là căn bệnh nguy hiểm nhất bởi gây ra hàng triệu ca tử vong trên toàn thế giới. Mặc dù có tiến bộ nhanh chóng trong nghiên cứu chẩn đoán và điều trị, tỷ lệ tử vong do ung thư chỉ giảm ~ 1,5% hàng năm trong giai đoạn 2006–2015 ở Hoa Kỳ. Trước khi đến với tế bào gốc giúp ngăn ngừa ung thư như thế nào, cùng tìm hiểu những thông tin cần thiết về bệnh ung thư trước nhé.

1.1.  Bệnh ung thư là gì?

Ung thư là một nhóm các bệnh liên quan đến việc tăng sinh tế bào một cách mất kiểm soát và những tế bào đó có khả năng xâm lấn những mô khác bằng cách phát triển trực tiếp vào mô lân cận hoặc di chuyển đến những cơ phần khác trong cơ thể (còn gọi là di căn).

Các  bệnh ung thư thường gặp:

• Ung thư phổi,
• Ung thư vú,
• Ung thư gan,
• Ung thư tuyến tiền liệt,
• Ung thư đại trực tràng,
• Ung thư dạ dày,…

Trong những năm gần đây, tỷ lệ mắc ung thư trên thế giới đang có xu hướng tăng nhanh và đáng báo động. Theo Tổng hợp số liệu của Tổ chức Nghiên Cứu Ung Thư Quốc Tế GLOBOCAN 2018 cho thấy, mỗi năm trên thế giới có khoảng 18,1 triệu Ca mắc mới ung thư và 9,6 ca bệnh nhân ung thư tử vong, trong đó châu Á chiếm tỷ lệ mắc mới cao nhất chiếm 48,4% số bệnh nhân ung thư mắc mới trên toàn cầu.

Nguồn tài liệu: GLOBOCAN

1.2. Nguyên nhân của bệnh ung thư

Nghiên cứu chỉ ra rằng khoảng 10% nguyên nhân ung thư xuất phát từ những rối loạn liên quan đến phần trong của cơ thể như rối loạn nột tiết di truyền. Đây là những nguyên nhân thường khó có thể thay đổi.

Bên cạnh đó, khoảng 80% bệnh ung thư phát sinh do chịu ảnh hưởng của môi trường sống, ví dụ như lối sống thiếu lành mạnh, nhiễm nhiều thói quen tật xấu như uống rượu, hút thuốc, hay ô nhiễm môi trường… Đây được gọi là những yếu tố ngoại sinh và có thể thay đổi được.

1.3. Dấu hiệu của bệnh ung thư

Những dấu hiệu cảnh báo bệnh ung thư có thể kể đến là:

• Sự thay đổi màu sắc của da, da tự nhiên xuất hiện những đốm nhỏ (có thể thay đổi cả về kích thước, hình dạng và màu sắc).
• Ho khan kéo dài, ngay cả khi bạn không hút thuốc hay bị cảm sốt.
• Những thay đổi trên ngực,
• Đầy bụng,
• Sưng hạch,
• Tiểu ra máu,
• Xuất huyết phụ khoa bất thường,
• Sụt cân thất thường,
• Gặp khó khăn trong ăn uống, khó nuốt, ợ nóng
• Mệt mỏi, tinh thần bất ổn, sức khỏe suy giảm…

2. Tế bào gốc giúp ngăn ngừa ung thư như thế nào?

2.1. Tế bào gốc và bệnh ung thư

Cách điều trị phụ thuộc vào loại ung thư, sự tiến triển và mục đích điều trị bệnh.

• Phẫu thuật là lựa chọn đầu tiên để loại bỏ trực tiếp các khối u đặc nằm trong một khu vực.
• Xạ trị có thể loại bỏ khối u bằng cách làm hỏng DNA của tế bào ung thư.
• Hóa trị, với việc sử dụng các loại thuốc rất độc hại, giúp làm chậm hoặc ngừng sự phát triển của khối u.
• Liệu pháp miễn dịch, bao gồm việc sử dụng kháng thể đơn dòng, chất ức chế kiểm soát, vắc xin ung thư và chuyển tế bào nuôi, hiện trở thành một phương pháp điều trị ung thư quan trọng với kết quả lâm sàng được cải thiện đáng kể.

Tuy nhiên, nhược điểm rất lớn của các liệu pháp hiện tại là mục tiêu điều trị không đủ và không cụ thể đến các vị trí khối u ngoại trừ các tế bào thụ thể kháng nguyên chimeric (CAR) của cơ thể tác động, dẫn đến hiệu quả dưới mức tối ưu, kháng trị liệu và tái phát khối u sau đó. Ngoài ra, nhiều tác dụng ngoại ý liên quan đến tác dụng ngoài mục tiêu của thuốc điều trị và đáp ứng miễn dịch đã được quan sát.

Trong khi đó, liệu pháp tế bào gốc, bao gồm tất cả các thủ thuật sử dụng tế bào gốc, đã cung cấp một lựa chọn đầy hy vọng trong cuộc chiến chống ung thư. Tế bào gốc có thể cải thiện hiệu quả điều trị của các liệu pháp khác do mục tiêu tăng cường của nó trên các khối u, do đó làm giảm các biến cố ngoài ý muốn. Nhiều chiến lược dựa trên tế bào gốc hiện đang được nghiên cứu trong các thử nghiệm tiền lâm sàng và cho thấy cả những hứa hẹn và thách thức lớn đối với điều trị ung thư. Do đó, cần đánh giá thêm để làm cho chúng khả thi cho các thử nghiệm lâm sàng sắp tới. Mục đích của nghiên cứu này là cung cấp một cái nhìn tổng quan về loại tế bào gốc và cơ chế hoạt động của tế bào gốc trong điều trị ung thư.

2.2. Loại tế bào gốc để điều trị ung thư

Tế bào gốc từ các nguồn khác nhau thể hiện khả năng tăng sinh, di chuyển và biệt hóa khác nhau, quyết định ứng dụng của chúng trong liệu pháp chống khối u.

2.2.1. Tế bào gốc đa năng (PSC)

Tế bào gốc phôi (ESCs) được phân lập từ các tế bào khối bên trong chưa biệt hóa của phôi có khả năng tạo ra tất cả các loại tế bào trừ những tế bào trong nhau thai. Tuy nhiên, các ứng dụng của ESC cho các thử nghiệm lâm sàng bị hạn chế do các cân nhắc về đạo đức.

Năm 2006, việc phát minh ra yếu tố Yamanaka để tạo ra tế bào gốc đa năng (iPSCs) từ tế bào soma trong nuôi cấy đã đánh dấu một bước đột phá trong sinh học tế bào. Những iPSC này có cùng đặc điểm với ESC trong khi loại bỏ những lo ngại về đạo đức do phá hủy phôi. Cho đến nay, cả hESC và iPSC đều là những nguồn quan trọng để cảm ứng tế bào T- và NK để sản xuất vắc xin chống ung thư.

2.2.2. Tế bào gốc trưởng thành (ASC)

ASC có thể làm phát sinh nhiều loại tế bào chuyên biệt của mô và cơ quan. Trong nhóm này, tế bào gốc tạo máu (HSC), tế bào gốc trung mô (MSC) và tế bào gốc thần kinh (NSC) thường được sử dụng trong điều trị ung thư.

HSC, nằm trong tủy xương, có thể hình thành tất cả các tế bào máu trưởng thành trong cơ thể. Cho đến nay, việc truyền HSC có nguồn gốc từ máu cuống rốn là quy trình tế bào gốc duy nhất được FDA chấp thuận để điều trị bệnh đa u tủy, bệnh bạch cầu và một số loại rối loạn hệ thống máu.

MSCs được tìm thấy trong nhiều mô và cơ quan, đóng vai trò quan trọng trong việc sửa chữa và tái tạo mô. Chúng có thể nhanh chóng tăng sinh và tạo ra một số loại tế bào chuyên biệt trong ống nghiệm, chẳng hạn như tế bào xương, tế bào mỡ và tế bào chondrocytes. MSC có các đặc tính sinh học độc đáo và đã được sử dụng rộng rãi để hỗ trợ các liệu pháp khác hoặc cung cấp các yếu tố hỗ trợ điều trị trong điều trị nhiều loại bệnh ung thư.

NSC, ban đầu hiện diện trong hệ thần kinh trung ương, có thể tự đổi mới và tạo ra các tế bào thần kinh và tế bào thần kinh đệm mới. Chúng đã được thử nghiệm rộng rãi để điều trị cả ung thư vú, phổi và tuyến tiền liệt nguyên phát và di căn trong các mô hình chuột.

2.2.3. Tế bào gốc ung thư (CSC)

CSC, được gọi là tế bào giống gốc hoặc tiền thân chưa trưởng thành của tế bào khối u hoặc tế bào khởi đầu khối u, được tạo ra bởi đột biến biểu sinh trong tế bào gốc bình thường hoặc trong tế bào tiền thân. CSC được tìm thấy trong các mô khối u, đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển, di căn và tái phát của ung thư. Do đó, nhắm mục tiêu CSC có thể cung cấp một hứa hẹn điều trị các loại khối u rắn khác nhau.

2.3. Cơ chế hoạt động của tế bào gốc trong điều trị bệnh ung thư

2.3.1. Tiếp cận tế bào gốc ở tủy xương

Trong các khối u tích cực, các tế bào tạo máu và bạch cầu bị hư hỏng hoàn toàn hoặc một phần do sử dụng hóa trị liệu liều rất cao để loại bỏ tất cả các tế bào ung thư. Trong những điều kiện đó, bệnh nhân cần được truyền tĩnh mạch HSC tự thân hoặc dị sinh. Các HSC này được cho là thực hiện một quá trình di chuyển dẫn đến sự di chuyển nhanh chóng của chúng vào các hốc tế bào gốc xác định trong tủy xương (BM). Sau khi gặp BM, các HSC được cấy ghép sẽ trải qua quá trình hấp thụ trước khi hình thành các tế bào máu chuyên biệt.

Cơ chế phân tử đằng sau quá trình HSC chủ yếu phụ thuộc vào sự tương tác tích cực giữa thụ thể CXCR4 của tế bào gốc với gradient SDF-1 được tiết ra từ các tế bào lót trong hốc tế bào gốc BM. Các tín hiệu phân tử khác liên quan đến ceramide-1 phosphate, sphingosine-1-phosphate, ATP hoặc UTP ngoại bào và các ion Ca 2+ và H +. Hơn nữa, sự di chuyển của HSC qua các mạch máu đòi hỏi sự tương tác của chúng với các tế bào nội mô thông qua LFA-1, VLA-4/5, CD44, và sự tiết ra enzym phân hủy nền MMP-2/9.

2.3.2. Hiệu ứng khối u-chí tuyến

Vi môi trường khối u nơi chất nền ngoại bào (ECM) và các yếu tố nội tiết tiết ra được tích tụ xác định sự phát triển và xâm lấn của khối u bằng cách thu hút sự di chuyển có hướng của nhiều loại tế bào khác nhau, chẳng hạn như tế bào nội mô, tế bào miễn dịch xâm nhập và MSC. Các khối u được coi là mô vết thương mãn tính với tình trạng thiếu oxy, viêm và stress oxy hóa kéo dài và dường như không bao giờ hết. Do đó, sự di chuyển của MSC đối với vi môi trường khối u được cho là tương tự như sự di chuyển của chúng đến các vị trí bị thương hoặc thiếu máu cục bộ. Trên thực tế, cả tế bào khối u và tế bào miễn dịch liên quan đến khối u đều có thể liên quan đến quá trình này thông qua việc tiết ra các yếu tố hóa trị khác nhau.

Ví dụ, CXCL16, SDF-1, CCL-25 và IL-6 được tiết ra từ các tế bào ung thư tuyến tiền liệt, u xương, đa u tủy và ung thư vú thu hút sự di chuyển của MSC về phía vi môi trường khối u. Các cytokine tiền viêm (TNF-α và IL-1β) được tạo ra bởi các tế bào miễn dịch liên kết với khối u đóng vai trò quan trọng trong sự di chuyển và biệt hóa của MSC trong khối u. Tại các vị trí khối u, MSC có thể biệt hóa thành tế bào nội mô hoặc nguyên bào sợi, góp phần vào sự phát triển mô đệm của khối u.

2.3.3. Khả năng tiết và phân biệt yếu tố tuyến sinh tố

Các bằng chứng ngày càng tăng đã chứng minh rằng tế bào gốc thực hiện các chức năng của chúng bằng cách giải phóng các yếu tố nội tiết khác nhau, bao gồm các túi ngoại bào (EV) và các chất hòa tan có thể ảnh hưởng đến sự tồn tại, tiến triển và di căn của khối u. Trong số ba loại EV, các exosomes kích thước nano thể hiện như một bộ điều chỉnh quan trọng của tương tác tế bào. Chúng được tạo ra bởi quá trình xuất bào của cơ thể đa hạt nội bào, chứa các phân tử sinh học khác nhau, chẳng hạn như protein, mRNA và miRNA. Sau khi được giải phóng khỏi MSCs, các exosomes có thể nhắm mục tiêu vào hốc khối u nơi chúng được xâm nhập vào bên trong tế bào ung thư thông qua quá trình tương tác nội bào hoặc thụ thể-phối tử, sau đó giải phóng sản phẩm của chúng trong các tế bào nhận.

Ngoài ra, tế bào gốc có thể phản ứng với kích thích để tạo ra nhiều yếu tố hòa tan. Ví dụ, MSC có thể giải phóng các yếu tố ức chế miễn dịch (TGF-β1, IDO, iNOS, HLA-G), các yếu tố chống viêm (TSG-6, IL-1RA, PGE-2), yếu tố chống apoptotic (STC-1), và các yếu tố tạo mạch (VEGF, HO-1, IGF-1).

Hơn nữa, khả năng biệt hóa của tế bào gốc rất quan trọng đối với điều trị ung thư. Ví dụ, HSC được cấy ghép có thể làm phát sinh tất cả các loại tế bào máu. Do đó, số lượng và chất lượng của các HSC được khắc sẽ ảnh hưởng đến kết quả lâm sàng và sự phục hồi của hệ thống máu. Tương tự như vậy, NSC có thể thay thế tế bào thần kinh và tế bào thần kinh đệm bị thương trong ung thư não. ESC và iPSCs có thể đóng vai trò là nguồn tế bào để cảm ứng các tế bào miễn dịch tác động nhằm mục tiêu cụ thể vào khối u.

2.3.4. Báo hiệu trong CSC

Các tín hiệu phân tử, bao gồm Notch, Hedgehog, Wnt/β-catenin, PI3K/PTEN, JAK/STAT và NF-regulateB, điều chỉnh sự tăng sinh tế bào gốc bình thường. Sự thay đổi trong các đường truyền tín hiệu đó sẽ dẫn đến sự hình thành các CSC và các tế bào ung thư tiếp theo. CSC có khả năng tự đổi mới và biệt hóa cao để hỗ trợ sự phát triển, tái phát và di căn của khối u (hình 1). Ngoài ra, các tế bào này chịu trách nhiệm về khả năng kháng trị liệu thông thường của các khối u. Vì vậy, nghiên cứu về CSCs là rất quan trọng để phát triển một liệu pháp hiệu quả trong điều trị ung thư.

CSC được báo cáo là tồn tại trong nhiều loại khối u (ung thư bạch cầu, ung thư não, ung thư vú, phổi và đường tiêu hóa), thường được phân lập và xác định bằng cách sử dụng các chiến lược khác nhau bao gồm các dấu hiệu protein bề mặt và các đặc tính chức năng và chuyển hóa.

Nguồn gốc là từ tế bào gốc bình thường, các đặc điểm chính và con đường sinh học trong CSC có một số điểm tương đồng với tế bào gốc trước đây. Một số dấu hiệu bề mặt, chẳng hạn như CD133 (Prominin-1, HSC marker), CD44 và CD24, Lgr5 và EpCAM, thường được sử dụng để mô tả CSCs từ các loại tế bào không đồng nhất trong khối u, mặc dù chúng cũng có thể được biểu hiện trong các mô bình thường.

CD133+ các tế bào đã được thanh lọc thành công khỏi ung thư não, phổi, đại trực tràng, gan và dạ dày, có khả năng tự đổi mới cao hơn và kích hoạt khối u ban đầu. Tương tự như vậy, CD44, kết hợp với CD133 hoặc CD24, được sử dụng rộng rãi để xác định quần thể CSC trong các loại khối u khác nhau. Trong mô hình chuột NOD/SCID ung thư vú, tế bào CD44 + CD24 -/thấp tồn tại trong một quần thể rất nhỏ nhưng có khả năng hỗ trợ sự phát triển của khối u và thậm chí hình thành mô khối u ban đầu hoàn chỉnh.

CSC còn được đặc trưng bằng cách đánh giá các hoạt động chuyển hóa và chức năng của chúng. Theo khía cạnh này, các enzym aldehyde dehydrogenase (ALDH), xúc tác quá trình oxy hóa aldehyde trong các cơ chất và chất độc sinh lý khác nhau. Mức ALDH cao, sử dụng xét nghiệm ALDEFLUOR dựa trên đo tế bào, được tìm thấy trong các tế bào có hoạt động trao đổi chất cao, chẳng hạn như tế bào gốc bình thường và CSC. ALDH cao CD44 + CD24 – và ALDH cao CD44 + CD133 + tế bào được tìm thấy trong ung thư vú biểu hiện khối u lớn hơn so với quần thể tương ứng thấp hoặc âm tính.

Ngoài ra, CSC có thể được xác định với hoạt tính glycolic cao, phân chia tế bào chậm, tăng cường khả năng kháng trị liệu và tăng cường sức đề kháng miễn dịch. Đặc biệt, các kháng nguyên liên quan đến khối u (TAAs) trong CSC bao gồm kháng nguyên ung thư tinh hoàn và kháng nguyên nội tạng thường chỉ biểu hiện trong tế bào mầm và sự phát triển phôi, có thể được dùng làm phân tử nhắm mục tiêu tốt cho liệu pháp miễn dịch.

4. Kết luận

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để chứng minh tế bào gốc giúp ngăn ngừa ung thư. Tế bào gốc có khả năng làm chậm hoặc loại bỏ tế bào ung thư, kết quả phụ thuộc vào tình trạng bệnh và loại tế bào ung thư. Dù cho chưa thể điều trị hoàn toàn tất cả các loại ung thư, tuy nhiên không thể phủ nhận đây một trong những bước tiến đáng kể nhất của nền Y học. Trong tương lai, hy vọng rằng nghiên cứu điều trị ung thư bằng tế bào gốc sẽ được hoàn thiện và có kết quả như chúng ta mong đợi.

Nguồn tài liệu:

• Recent Progress of Stem Cell Therapy in Cancer Treatment
• Cancer statistics, 2016
• The Suppressive Tumor Microenvironment: A Challenge in Cancer Immunotherapy