Tóm lược: Các nhà khoa học đang tiến hành nghiên cứu các phương pháp điều chỉnh biểu hiện gene, chống lại tầm hiểm hoạ đe doạ từ ung thư. Việc này có thể dẫn tới tính cá nhân hoá cao, xét trên cấp độ di truyền và cách điều trị ung thư. Những phương pháp như vậy có tiềm năng ngăn chặn sự phản kháng của các tế bào ung thư đối với thuốc trị liệu.
GIẢI MÃ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ
Sự hiểu biết về cấp độ phân tử trong DNA của chúng ta là vấn đề hoàn toàn khả thi với nền khoa học hiện nay, lĩnh vực gọi này là hệ gen cá thể . Các phương pháp tiếp cận như vậy có thể cho chúng ta phát hiện ung thư do những thay đổi gây ra trong gen. Các ví dụ nổi tiếng điển hình là gene gây ung thư hắc tố BRAF kinase, gene gây ung thư vú BRCA và kháng nguyên tuyến tiền liệt đặc hiệu PSA.
Nhưng có nhiều điều để bàn về ung thư và các bệnh khác hơn là chỉ về bộ genes của chúng ta. Ngoài mã DNA, còn có một lớp ẩn kiểm soát một số hoạt động gene - nhưng không hề thay đổi bản thân DNA. Lĩnh vực này được gọi là biểu sinh thể, nghiên cứu về cách thức các gen được điều chỉnh như thế nào để biểu hiện di truyền, mặc dù chúng dựa vào thông tin di truyền giống nhau. Một gene vẫn là một gene, nhưng nó sẽ có những phản ứng khác nhau với nhiều điều kiện của môi trường hóa học xung quanh.
Lấy ví dụ,có bao giờ bạn nghĩ tại sao những cặp song sinh giống hệt nhau lại khác nhau? hoặc là làm sao lối sống của ông bà ta có thể ảnh hưởng đến cuộc sống chúng ta ngày nay? Một cái gì đó ngoài cả DNA đang nắm nhiệm vụ này, đó là 'ngoại di truyền' (epigenetics) (hiện tượng biến đổi biểu hiện gene mà không do tác động của sự thay đổi hóa học của chuỗi DNA trong bộ gene).
Lớp ẩn chịu trách nhiệm trong việc tinh chỉnh bên cạnh DNA,được gọi là cơ chế điều hoà epigenomic (epigenomic regulation). Epigenomics là lĩnh vực định lượng các dấu ấn biểu sinh ngoại di truyền trên toàn bộ hệ gen, do đó tức thời nắm bắt được những hình ảnh về trạng thái đó trong cơ thể chúng ta. Gần đây, các phòng thí nghiệm về hệ thống sinh học và chuyển hóa ung thư tại UC Merced vừa công bố những khám phá mới về một yếu tố biểu sinh ngoại di truyền được gọi là "Jumonji". Yếu tố này không chỉ ảnh hưởng đến toàn bộ mạng lưới vận hành của gen ung thư; nó thực sự làm chủ toàn bộ vai trò của một gen ung thư, gây ra sự tăng sinh không kiểm soát được của tế bào.
BIỂU SINH NGOẠI DI TRUYỀN NẮM BẮT NHỮNG KIỂM SOÁT TRONG HOẠT ĐỘNG CỦA GENE
Đã có những bác sĩ, những người có khả năng chẩn đoán bệnh, trên một mức độ nào đó, sử dụng các xét nghiệm di truyền học cá nhân nhằm kết hợp loại hình di truyền đặc trưng vào các quyết định thực nghiệm lâm sàng. Tuy nhiên, bộ gen của chúng ta ẩn chứa nhiều thứ hơn những gì các phép thử đó có thể phát hiện.
Biểu sinh ngoại di truyền giải thích rõ cho những thay đổi hóa học ảnh hưởng tới các biểu hiện "on" hoặc "off" của gene. Điều quan trọng ở đây là những thay đổi hoá học này không làm thay đổi trình tự chuỗi DNA. Ngoài ra, các tế bào sử dụng sự vận hành của epigenomic để kiểm soát những hoạt động của gene. Nếu các phản ứng hóa học diễn ra đúng nơi, những sản phẩm gene tương ứng sẽ biểu hiện vào đúng thời điểm thích hợp.
Các yếu tố môi trường như chế độ dinh dưỡng, khói thuốc lá cũng như hormone của chúng ta đều tác động mạnh mẽ đến biểu sinh ngoại di truyền và ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của gene.
Trong một số bệnh như ung thư, các chất điều tiết epigenomic như Jumonji thường hoạt động sai nhịp, khiến chúng gây ảnh hưởng không tốt lên hoạt động của gene. Một điều có thể xảy ra là chúng không đưa ra những thay đổi hóa học đúng lên các gen đích, những gene phải dựa vào nhiều yếu tố khác để biểu hiện gene "on" hay "off". Điều này dẫn đến sự thay đổi trong quá trình trao đổi chất, thúc đẩy sự tăng sinh không giới hạn của tế bào. Một khi các tế bào đã phân chia không giới hạn, khối u sẽ hình thành.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy sự xuất hiện quá nhiều của Jumonji trong các tế bào ung thư, chúng thúc đẩy sự phân chia không kiểm soát của tế bào, dẫn đến sự sinh trưởng không ngăn cản được của các khối u. Jumonji nắm vai trò là một chất biểu sinh ngoại di truyền chuyên điều chỉnh biểu hiện các gene ung thư. Thêm vào đó, Jumonji còn hợp tác với các cơ quan điều tiết phụ thuộc hóc môn, tham gia vào những loại ung thư kháng trị liệu (treatment-resistant cancers). Nhà sinh học hệ thống giúp chúng ta hiểu được làm thế nào để chống chọi và vượt qua những hiện tượng kháng này. Sinh học hệ thống mở ra những khả năng nhằm giải thích các tín hiệu điều chỉnh và các vi mạch chi phối tế bào. Nếu chúng ta có thể hiểu được những tín hiệu này, những loại thuốc nhằm phá vỡ những đoạn mạch không mong muốn để vượt qua hiện tượng 'kháng thuốc' có thể được thiết kế và đưa vào ứng dụng.
HƯỚNG TỚI CÁ NHÂN HOÁ NHỮNG BIỂU SINH NGOẠI DI TRUYỀN (PERSONALIZED EPIGENOMICS)
Epigenomics rất có triển vọng cho việc điều trị ung thư, nhưng vẫn còn nhiều nghi vấn chúng ta cần phải trả lời. Epigenome ngoại di truyền của người khoẻ mạnh sẽ như thế nào? Và epigenome sẽ thay đổi như thế nào khi chúng ta ngày càng già đi? Epigenome ngoại di truyền của người bệnh sẽ khác biệt như thế nào so với người bình thường? Trong tương lai, những câu hỏi quan trọng này sẽ được giải quyết bằng phương pháp cá nhân hoá biểu sinh ngoại di truyền, cố gắng khai thác các dữ liệu từ một bức tranh toàn diện về epigenome của con người. Biểu sinh ngoại di truyền của chúng ta rất linh hoạt. Các chất điều hòa epigenomic không ngừng hoạt động, bao gồm Jumonji, loại bỏ hoặc thêm vào các dấu hiệu hoá học cho phép đọc các gene trong thời gian ngắn đồng thời ngăn chặn nó trong phút tiếp theo.
Có quá sớm không để khách hàng suy nghĩ về việc cá nhân hoá các xét nghiệm ? Những thông tin đó có còn quá bí ẩn hay quá không đáng tin cậy để đưa ra kết luận cuối cùng? Các xét nghiệm cá nhân trên gene cho bệnh ung thư đã tồn tại. Diễn viên Hollywood Ben Stiller tuyên bố một “xét nghiệm di truyền đơn giản” phát hiện nồng độ cao bất thường của “các kháng nguyên tuyến tiền liệt” đã cứu lấy mạng sống của anh. Nồng độ cao bất thường của các kháng nguyên tiền liệt tuyến đặc hiệu xuất hiện trong máu có thể biểu thị rằng người đó bị ung thư tuyến tiền liệt, nhưng không phải luôn luôn là như vậy. Nồng độ cao bất thường của các kháng nguyên tiền liệt tuyến đặc hiệu xuất hiện trong máu có thể biểu thị rằng người đó bị ung thư tuyến tiền liệt, nhưng không phải luôn luôn là như vậy.Đó là lý do tại sao thử nghiệm này không được FDA chấp thuận. Và test xét nghiệm này không xem xét đến các nhân tố ngoại di truyền.
 |
| Minh hoạ nghệ thuật biểu hiện dấu tay mang yếu tố điều tiết ngoại di truyền của một người,vượt qua sự thay đổi của DNA. Trong khuôn viên trung tâm nghiên cứu với bức tượng mang tên 'Những sự khởi đầu mới', tượng trưng cho hy vọng về những hướng điều trị khả thi trong tương lai. |
HỨA HẸN VỀ NHỮNG LOẠI THUỐC ĐIỀU TRỊ UNG THƯ CHỐNG LẠI YÊU TỐ NGOẠI DI TRUYỀN
Các loại thuốc điều trị trúng đích 'ngoại di truyền' mở ra tiềm năng mới và những phương hướng khả thi cho các nghiên cứu lâm sàng sau này. Các câu hỏi lâm sàng hiện nay được đặt ra liên quan đến nghiên cứu biểu sinh ngoại di truyền mà các phân tử thuốc có thể biến đổi các biểu hiện ngoại di truyền và giết chết tế bào ung thư. Nó mở ra một vấn đề nếu như các yếu tố ngoại di truyền này mang lại ảnh hưởng tốt hay xấu lên tế bào ung thư. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng epigenetics thậm chí có thể hỗ trợ các tế bào ung thư thao túng hệ thống miễn dịch của chúng ta và lẩn tránh sự tiếp cận của các loại thuốc điều trị trúng đích.
Theo những hiểu biết gần đây về gene, các nhà nghiên cứu so sánh sự cân bằng tinh vi này với sự cân bằng Âm/Dương, những tác động lực bổ trợ lẫn nhau nhằm giữ cho cả hai bên đều nằm trong tầm kiểm soát. Nếu có một lực vượt qua cả hệ thống, nó sẽ mất đi trạng thái cân bằng. Đối với các tế bào, điều này sẽ dẫn đến sự tăng sinh không giới hạn, ung thư hoặc thậm chí là tử vong. Không nghi ngờ gì nữa, khi chúng ta có nhận thức rõ ràng,hiểu sâu hơn hơn về cơ chế ngoại di truyền, chúng ta có thể thiết kế các loại thuốc có khả năng phản ứng lại với các yếu tố này.
Điều này đang bắt đầu xảy ra với một số bệnh ung thư. Những đột phá gần đây trong nghiên cứu u ác tính đã xác định một đột biến di truyền từ một yếu tố ngoại di truyền. Ung thư kháng trị liệu là một trở ngại khá đau đầu hiện nay. Tuy nhiên,thuốc ngoại di truyền epigenetic, riêng biệt hoặc kết hợp với các thuốc khác, có thể là một liệu pháp thay thế khả thi.
Thuốc 'ngoại di truyền' epigenetic sử dụng trong những nghiên cứu ở phòng thí nghiệm đã ngăn chặn khả năng 'lẩn trốn' của các tế bào ung thư với hệ thống miễn dịch, làm tổn thương các khối u di căn. Đối với bệnh nhân ung thư đã kích hoạt biểu sinh 'ngoại di truyền', đây là một liệu pháp điều trị ung thư hứa hẹn nhiều hi vọng trong tương lai - ứng dụng các loại thuốc mang yếu tố biểu sinh ngoại di truyền. Fabian V. Filipp, Trợ lý Giáo sư về Sinh học Hệ thống và Chuyển hoá Ung thư, Đại học California, Merced
Như Nguyện
Theo The Conversation và Futurism
0 comment: