Các tế bào ung thư tiết ra axit có độ pH thấp hơn đáng kể so với các nhà nghiên cứu đã biết trước đây. (Nguồn: Kỹ thuật y sinh tự nhiên 2024) |
Các nhà nghiên cứu cho biết phát hiện này được công bố trên tạp chí Nature Biomedical Engineering, có thể mở đường cho các phương pháp điều trị ung thư mới làm thay đổi môi trường axit xung quanh khối u.
Tiến sĩ Jinming Gao, Giáo sư tại Trung tâm Ung thư Toàn diện Harold C. Simmons và Khoa Kỹ thuật Y sinh, Sinh học Tế bào, tại UT Southwestern, Mỹ, cho biết: "Nghiên cứu này cho thấy tính axit ngoại bào phân cực chưa được công nhận trước đây phổ biến xung quanh các tế bào ung thư".
Liệu pháp đột phá?
Trong gần một thế kỷ, các nhà khoa học đã biết rằng các khối u có tính axit (nghĩa là độ pH của chúng dưới 7) nhưng chỉ cao hơn một chút so với hầu hết các mô khỏe mạnh trong cơ thể. Ví dụ, độ pH trung bình của cơ người khi nghỉ ngơi là khoảng 7,4, nhưng độ pH trung bình của các khối u ác tính ở người là khoảng 6,8.
Vài năm trước, Tiến sĩ Gao và các đồng nghiệp đã thiết kế một bộ hạt nano phát sáng ở các mức độ axit cụ thể. Họ phát hiện ra rằng, một chất gọi là pegsitacianine – phát sáng ở độ pH 5,3 – phát huỳnh quang rực rỡ trong các khối u. Hạt nano này hiện đã vượt qua thử nghiệm lâm sàng giai đoạn hai ở bệnh nhân như một công cụ phẫu thuật ung thư bằng hình ảnh.
Vào năm 2023, pegsitacianine đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) công nhận là Liệu pháp đột phá, một bước thúc đẩy quá trình phát triển và đánh giá các loại thuốc đầy hứa hẹn. Tuy nhiên, Tiến sĩ Gao cho biết, vẫn chưa rõ tại sao pegsitacianine lại phát huỳnh quang vì tính axit của khối u được cho là quá nhẹ để kích hoạt nó.
Để trả lời câu hỏi này, ông và các đồng nghiệp đã chụp ảnh các tế bào riêng lẻ được lấy mẫu từ nhiều loại ung thư ở người và chuột – bao gồm phổi, vú, u ác tính và u nguyên bào thần kinh đệm – bằng cách sử dụng đầu dò pegsitacianine. Họ phát hiện ra rằng, các đầu dò sáng lên ở một bên của tế bào ung thư nhưng không sáng lên ở bên kia, cho thấy tính axit của chúng bị phân cực. Tính axit này là kết quả của việc tiết ra axit lactic, chất mà tế bào khối u sản xuất sau khi tiêu hóa glucose hoặc đường trong máu.
Khi họ thực hiện các thí nghiệm tương tự trên mô khối u, hình ảnh cho thấy các tế bào ung thư ưu tiên bơm axit ra khỏi các tế bào ung thư lân cận và vào môi trường ngoại bào, tạo thành vùng có độ axit cao hơn ở rìa khối u.
Các mẫu từ khối u ở người cho thấy bức tường axit này thực tế không có tế bào T CD8+ trong khối u, một loại tế bào miễn dịch được biết là có tác dụng chống ung thư. Khi các nhà nghiên cứu nuôi tế bào ung thư và tế bào T CD8+ cùng nhau trong đĩa petri đã được axit hóa đến độ pH 5,3, các tế bào ung thư không bị ảnh hưởng trong khi tế bào T CD8+ bị tiêu diệt trong vòng ba giờ, cho thấy rằng độ axit mạnh này có thể ngăn cản sự tấn công của tế bào miễn dịch mà không gây hại.
Nghiên cứu trước đây của Phòng thí nghiệm Gao cũng chỉ ra rằng lactate, đối tác cơ bản của axit lactic, giúp tăng cường hoạt động chống ung thư của các tế bào miễn dịch. Vì axit lactic dường như có tác dụng ngược lại nên các chiến lược điều trị trong tương lai có thể tập trung vào việc chuyển đổi axit lactic thành lactate để thúc đẩy cuộc tấn công miễn dịch.