Đột phá mới: Chữa ung thư não bằng xạ khuẩn biển

Một loại thuốc mới đặc trị u nguyên bào thần kinh được khai thác từ một loại vi khuẩn được tìm thấy dưới đáy biển ở độ sâu 1981m. Tại Trung tâm y khoa thuộc Đại học California Irvine (UCI), một thử nghiệm giai đoạn 2 đang được tiến hành đối với thuốc này và cho kết quả khả quan.

Sức mạnh trị ung thư của xạ khuẩn biển

Ông Paul Jensen, một nhà khoa học từ Viện Hải dương học Scripps (Đại học California San Diego) đang để tâm tới những lớp trầm tích phủ trắng đáy đại dương. Các động vật không xương sống bám trên bề mặt địa hình lại chứa vô số những sinh vật không thể nhìn thấy bằng mắt thường bao gồm cả vi khuẩn biển.

Tuy nhỏ bé, nhưng vi khuẩn biển đóng vai trò tái chế chất dinh dưỡng trong đại dương và cung cấp thức ăn cho các cơ chế sinh vật khác. Nhiều loài vi khuẩn biển còn tạo ra hóa chất để tự vệ chống lại kẻ săn mồi và vi sinh vật gây bệnh.

Tàu nghiên cứu được điều hành bởi Quỹ thám hiểm đại dương (OET), trong một chuyến đi săn loài vi khuẩn biển chữa ung thư. Ảnh nguồn: Ocean Exploration Trust/NautilusLive

Do cơ chế thu hút, phát hiện và tiêu diệt các vi khuẩn khác nên một số loài vi khuẩn biển cũng hữu ích cho con người. Từ vi khuẩn này, các nhà khoa học đã tạo ra thuốc chống khối u mạnh, kháng sinh, kháng virus và các loại thuốc khác.

Ông Paul Jensen đã khám phá ra rất nhiều các phân tử hữu ích tại những vùng biển khi thu thập mẫu tại độ sâu 2000m dưới mặt biển. Vì vi khuẩn biển sâu thường xuyên phải thích ứng môi trường nên các hợp chất do chúng tạo ra thường rất độc đáo.

Đã có hơn 60% các hợp chất hoạt tính được tìm thấy trong các loài vi khuẩn cho đến nay. Gần 75% trong số đó đã đến từ một lớp vi khuẩn duy nhất: Actinomycete (xạ khuẩn). Các nhà khoa học đã tìm ra vô số các loại thuốc mới có nguồn gốc từ xạ khuẩn sống trong đất. 

Họ cũng phân lập các hợp chất xạ khuẩn đầu tiên có các đặc tính kháng u và tạo ra nhiều loại thuốc dùng để trị bệnh bạch cầu, ung thư hạch và một số loại ung thư khác. Tuy nhiên sang thập niên 1980 khi mà nguồn cung hợp chất mới đang cạn kiệt thì các hãng dược phẩm bắt đầu đổ xô tìm ra các loại xạ khuẩn mới.

Cuộc hành trình của các loại thuốc từ biển cả

Năm 1988, Paul Jensen khi đó đang là một kỹ thuật viên phòng thí nghiệm đã đồng hành cùng với cộng sự là William Fenical, một nhà hóa học của Viện Scripps, cùng tập trung tìm kiếm các loại thuốc trong thiên nhiên. Tháng 6/1989, bộ đôi Fenical-Jensen đã đến vùng biển Bahamas để tiến hành thu thập các mẫu trầm tích đáy biển từ 15 địa điểm khác nhau tại độ sâu 33m.

Trở lại phòng thí nghiệm khi tiến hành nuôi các mẫu, hai nhà khoa học cùng tìm thấy 289 đàn xạ khuẩn riêng biệt. Trong số các vi khuẩn, hai ông đã phát hiện một chi mới của loài khuẩn Salinispora chưa từng được nhìn thấy trên đất liền. Họ cũng tìm thấy loài khuẩn Salinispora chỉ sống trong nước mặn. Khi làm việc với nhóm đồng nghiệp, cuối cùng ông Jensen đã xác định có 2 loài khuẩn Salinispora trong các mẫu vật Bahamas, cả 2 đều tạo ra những hợp chất hoạt tính độc đáo.

Một trong số đó là loài khuẩn S. tropica đã tạo ra một phân tử làm thay đổi hoàn toàn nghề nghiệp của hai ông. Khi ông Fenical thử nghiệm nó với một dòng tế bào ung thư ruột kết bất trị ở người thì hợp chất đã làm nên kết quả mỹ mãn.

Khuẩn Salinispora tropica có thể được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Ảnh nguồn: Stephanie Stone

Tại Viện ung thư quốc gia Mỹ (NCI) khi tiến hành xét nghiệm hợp chất mới với 60 tế bào ung thư khác nhau, kết quả thật bất ngờ: Hợp chất mà 2 ông đặt tên là Salinosporamide A đã chống lại một số dòng ung thư.

Năm 2001, TS.Paul Jensen và các đồng nghiệp đã giải trình tự bộ gene khuẩn S.tropica và tìm thấy gần 10% ADN của nó (tỷ lệ phần trăm lớn nhất được biết đến từ các loài) sản sinh ra 17 hợp chất hoạt tính mà phần lớn lại không được tiết lộ thông qua nuôi cấy.

Ngày nay, TS.Jensen cùng các thành viên khác trong nhóm thậm chí còn tạo ra nhiều công cụ hơn để lần ra thêm các phân tử. Họ có thể khai thác tất cả các phân tử trong cùng những mẫu đó nhằm tìm ra những cấu trúc hóa học phù hợp với các hướng dẫn lắp ráp trong những cụm gene.

Kể từ phát hiện ban đầu về chất ức chế Salinosporamide A, các nhà khoa học ở Viện Scripps đã tìm thấy hơn 100 hợp chất hoạt tính.

Hai ông Fenical và Jensen nhìn thấy cách thức hoạt động của hợp chất Salinosporamide A chống lại các dòng ung thư. Tại trung tâm nghiên cứu Nereus Pharmaceuticals (NP), các nhà khoa học đã đưa hợp chất Salinosporamide A thông qua các bước tiêu chuẩn hóa. 

Hợp chất này hoạt động bằng cách nhắm mục tiêu vào Proteasome của tế bào (một dạng thùng xử lý rác có chức năng nhai các protein đã qua sử dụng) và phòng ngừa nó hoạt động, cuối cùng làm tắc nghẽn và giết chết tế bào. Các nhà khoa học thừa nhận rằng đây là con đường quan trọng để tiêu diệt chứng ung thư tủy xương (hay chứng u tủy). Vì thế công ty NP đã tập trung diệt căn bệnh này.

Đến năm 2007, họ đã sử dụng Salinosporamide A (còn gọi là Marizomib) để thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 2 đối với các bệnh nhân mắc đa u tủy.

Dù đã có những thành công trong tiêu diệt đa tế báo u tủy, nhưng nhiều bệnh nhân trải qua lâm sàng đã báo cáo về những tác dụng phụ thần kinh tạm thời bao gồm hoa mắt và suy giảm khả năng nói.

Trong vòng vài năm nghiên cứu tiếp theo về tế bào gốc u nguyên bào thần kinh đệm, các nhà khoa học đã trung vào việc ức chế Proteasome như là một chiến lược hứa hẹn cho việc nhắm các khối u của chứng bệnh này.

Đến nay, một loại thuốc là marizomib đạt được tiến bộ trong giai đoạn 2 thử nghiệm lâm sàng và một hãng dược đã đầu tư vào thử nghiệm tiếp theo.

U nguyên bào thần kinh là một trong những loại u nguy hiểm nhất. Thời gian sống trung bình của những bệnh nhân mắc phải căn bệnh này kể từ khi phát hiện chỉ 15 tháng, khiến nó trở thành chứng ung thư não gây tử vong cao nhất. Tệ hơn khi căn bệnh này còn gây ra một loạt các tác dụng phụ thần kinh, bao gồm tê liệt, mất khả năng nói, giảm thị lực và co giật. Nếu thực sự thành công, thuốc mới từ vi khuẩn của biển cả sẽ là tương lai tươi sáng cho những bệnh nhân không may mắc căn bệnh này.