Các nhà nghiên cứu Hàn Quốc vừa phát triển một công nghệ chống ung thư theo hướng tiếp cận mới, có thể chọn đúng “công tắc” gây ung thư trong mạng lưới tín hiệu phức tạp bên trong tế bào để tắt đi.
Công nghệ này được kỳ vọng giúp giảm tác dụng phụ của các thuốc trước đây vốn tác động rộng, đồng thời nâng độ chính xác điều trị lên một bước mới.
Nhóm nghiên cứu chung của Đại học Keimyung (Giáo sư Kwon Taek-gyu, Trường Y; Giáo sư Park Kwang-soo, Trường Dược) và Đại học Yonsei (Giáo sư Shin Dong-hyuk, Khoa Khoa học Sự sống) ngày 8 cho biết họ đã phát triển công nghệ “bioPhosTAC”, có khả năng loại bỏ có chọn lọc chỉ tín hiệu phosphoryl hóa cụ thể của protein mục tiêu theo mong muốn.
Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí học thuật quốc tế “Advanced Science” (chỉ số trích dẫn 14.1). Nhóm tác giả có Tiến sĩ Seo Seung-eon và Tiến sĩ Woo Seon-min (Đại học Keimyung) đồng giữ vai trò đồng tác giả thứ nhất, cùng sinh viên Choi Min-hyung (Đại học Yonsei).
Chỉ chọn và xóa “tín hiệu sai” nuôi ung thư
Tế bào tăng trưởng và phân chia thông qua quá trình gọi là “phosphoryl hóa protein”.
Khi một “phosphate” gắn vào protein như một công tắc, tế bào sẽ vận hành theo cách đó. Tuy nhiên, nếu công tắc này bị trục trặc, tế bào sẽ phát triển quá mức và tiến triển thành ung thư.
Các thuốc chống ung thư hiện nay thường chặn toàn bộ hoạt động của enzyme bật công tắc (kinase). Nhưng do enzyme này không chỉ tác động lên công tắc của tế bào ung thư mà còn ảnh hưởng đến nhiều công tắc khác của tế bào bình thường, nên phát sinh hạn chế là gây tác dụng phụ ngoài mục tiêu.
Thay vì chặn toàn bộ enzyme, nhóm nghiên cứu áp dụng chiến lược “gây cảm ứng tiếp cận”, đưa trực tiếp enzyme tháo công tắc (enzyme khử phosphoryl hóa, phosphatase) đến gần protein bị hỏng.
Thuốc “mắt xích kép” được thiết kế bằng AI
Để hiện thực hóa chiến lược này, nhóm nghiên cứu tận dụng công nghệ thiết kế protein dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) và phát triển “bioPhosTAC” — một tác nhân điều trị lưỡng chức năng có hai “tay”.
Một “tay” bắt protein mục tiêu liên quan đến ung thư (OTUB1), còn “tay” kia bắt enzyme khử phosphoryl hóa (SHP2), qua đó kéo hai protein sát lại với nhau.
Kết quả thí nghiệm cho thấy, trong khi chất ức chế enzyme đang dùng trước đây (chất ức chế kinase Src) làm giảm phosphoryl hóa của nhiều protein cùng lúc, thì bioPhosTAC không ảnh hưởng đến các protein bình thường khác mà chỉ loại bỏ chính xác công tắc cụ thể (vị trí Y26) của protein mục tiêu (OTUB1).
Nhờ đó, nhóm nghiên cứu xác nhận có thể tắt một cách chính xác “động cơ tăng trưởng” (tín hiệu Raptor·mTORC1) cần thiết để tế bào ung thư phình to và tăng sinh.
Chỉ tác động lên tế bào ung thư, xác nhận ức chế khối u trong thí nghiệm trên động vật
Để tăng tính chọn lọc với tế bào ung thư, nhóm nghiên cứu gắn thêm một thiết bị dẫn hướng (peptide nhắm đích khối u) nhận diện chất trên bề mặt tế bào ung thư (KKLC-1), qua đó thiết kế để thuốc thâm nhập tập trung vào tế bào ung thư.
Khi đưa tác nhân điều trị này vào cơ thể, kết quả cho thấy nó gây ra hiện tượng chết tế bào ung thư có chọn lọc; trong thí nghiệm trên động vật, chất này cũng tích lũy có chọn lọc tại mô khối u và thể hiện hoạt tính chống ung thư, qua đó chứng minh hiệu quả ức chế khối u có ý nghĩa.
Nghiên cứu lần này được đánh giá là đã đề xuất một nền tảng mới có thể kiểm soát chính xác chỉ một tín hiệu cụ thể, vượt ra ngoài công nghệ phân hủy protein mục tiêu (TPD) vốn loại bỏ chính bản thân protein mục tiêu.
Đặc biệt, cấu trúc được thiết kế theo dạng mô-đun giúp có thể mở rộng áp dụng sang nhiều protein liên quan đến các bệnh khác nhau.
Giáo sư Kwon Taek-gyu (Đại học Keimyung) giải thích: “Nếu các thuốc hiện có tập trung vào việc ‘ức chế enzyme phosphoryl hóa nào’, thì bioPhosTAC là một cách tiếp cận mới cho phép lựa chọn ‘loại bỏ tín hiệu phosphoryl hóa của protein nào’”, đồng thời nhấn mạnh “công nghệ này có khả năng phát triển thành chiến lược điều trị chính xác thế hệ mới, vừa giảm tác dụng phụ vừa nâng hiệu quả điều trị”.
Giáo sư Park Kwang-soo (Đại học Keimyung) và Giáo sư Shin Dong-hyuk (Đại học Yonsei) bổ sung: “Công nghệ này sẽ được ứng dụng như một nền tảng phát triển thuốc mới dựa trên y học chính xác, vượt qua các kỹ thuật hiện có vốn loại bỏ chính bản thân protein và chuyển sang điều chỉnh chỉ một tín hiệu cụ thể”.
