Ứng dụng robot DNA tiêu diệt ung thư
Các nhà khoa học đang sử dụng công nghệ DNA origami để tạo ra các thiết bị cơ học siêu nhỏ để dẫn thuốc nhằm làm ngừng nguồn cung cấp máu của khối u Ứng dụng robot DNA tiêu diệt ung thư
DNA nanorobots di chuyển trong mạch máu, tìm đến khối u và đưa đến một protein đông máu gây ra sự chết các tế bào ung thư trên chuột, theo một nghiên cứu được công bố ngày 12 tháng 2 trên Nature Biotechnology bởi các nhà khoa học đến từ Đại học bang Arizona (ASU) và Trung tâm công nghệ và khoa học nano quốc gia, thuộc Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Ứng dụng robot DNA tiêu diệt ung thư
Các tác giả đã “xác định rằng thực tế có thể vận chuyển thuốc đặc hiệu cho mỗi vị trí sử dụng nanorobots sinh học dựa trên DNA có tính tương hợp và tự phân hủy cho các liệu pháp ung thư,” theo Suresh Neethirajan, một nhà kỹ thuật sinh học tại Đại học Guelph ở Ontario, Canada, người không tham gia vào nghiên cứu. “Đây là một sự kết hợp của việc chẩn đoán các chỉ thị bề mặt tế bào ung thư và dĩ nhiên là việc tiếp nhận thụ thể này, với việc dẫn thuốc đặc hiệu để có khả năng điều trị tế bào ung thư đó.” Ứng dụng robot DNA tiêu diệt ung thư
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ nhiều quốc gia đã bắt đầu với mục tiêu “tìm ra một con đường để thiết kế các robot siêu nhỏ (nano) có thể ứng dụng và điều trị ung thư ở người,” đồng tác giả Hao Yan , từ Đại học Bang Arizona, viết trong một thư điện tử cho The Scientist.
Các nanorobots này tấn công các tế bào ung thư. Nguồn: Jason Drees, Arizona State University.
Ứng dụng robot DNA tiêu diệt ung thư
Yan và các cộng sự đầu tiên tạo ra một tấm DNA-origami (tạm dịch ‘DNA gấp nếp’) hình chữ nhật (60 x 90 nm) tự lắp ráp, mà từ đó họ gắn với thrombin, một enzyme chịu trách nhiệm cho quá trình đông máu. Sau đó, họ đã dùng các “chốt” để gắn chiều dài của hình chữ nhật, tạo ra một nano robot hình ống với thrombin ở mặt bên trong. Các tác giả đã thiết kế các “kẹp” để nó tách ra khi nó bắt gặp nuclein – một protein đặc hiệu cho bề mặt của các tế bào mạch máu trong khối u – tại vị trí này, ống mở ra và làm lộ các vật liệu nó chuyên chở. Ứng dụng robot DNA tiêu diệt ung thư
DNA oriagmi là gì?
Origami là nghệ thuật gấp giấy của Nhật Bản. DNA – origmi không phải công nghệ đầu tiên lấy cảm hứng từ nghệ thuật này. Origami đã tạo cảm hứng cho mọi thứ từ tàu vũ trụ đến khiên, và DNA origmi – tạo ra các cấu trúc khác nhau nhỏ hơn 1000 lần sợ tóc người sử dụng các mạch DNA – là một lĩnh vực đang nổi có thể làm cách mạng hóa cho nghiên cứu dẫn thuốc và điều trị.
Công nghệ này loại trừ các vấn đề trước đó mà các nhà khoa học phải đối mặt khi cố gắng tạo ra nanorobots tiêu diệt ung thư. Các nỗ lực trước đó không thành công trong việc tiêu diệt khối u mà không gây hại cho tế bào và mô lành. Vì thế thay vì tấn công trực tiếp vào khối u, nhóm nghiên cứu chỉ đơn giản là cắt nguồn cung cấp máu của nó. Bằng cách “bỏ đói” khối u, họ thu nhỏ kích thước của nó và tiêu diệt mà không tấn công hay làm hại các tế bào khỏe mạnh. Ứng dụng robot DNA tiêu diệt ung thư
Thiết kế Nanorobot . Thrombin được biểu diễn là màu hồng và nucleolin màu xanh dương.S. LI ET AL., NATURE BIOTECHNOLOGY, 2018
Các nhà khoa học sau đó tiêm nanorobot theo đường tĩnh mạch vào chuột suy giảm miễn dịch đang mang khối u ung thư vú. Các robot đã lao đến các tế bào mạch tại vị trí của khối u và gây đông máu diện rộng trong các mạch máu của khối u trong suốt 48h, mà không hề làm đông máu ở bất cứ nơi nào khác của cơ thể con vật. Các cục máu đông này dẫn đến hoại tử các tế bào khối u, khiến khối u nhỏ lại và có cơ hội sống sót tốt hơn so với chuột đối chứng. Nhóm của Yan cũng thấy rằng điều trị bằng nonorobot làm răng khả năng sống sót và khiến khối u thu nhỏ kích thước kể cả với mô hình chuột ung thư hắc sắc tố, cũng như chuột khảm ghép tế bào ung thư buồng trứng của người. Ứng dụng robot DNA tiêu diệt ung thư
Các tác giả “đang hướng đến việc đám đặc hiệu vào các tế bào ung thư, là một mục đích tối thượng trong liệu pháp ung thư,” theo Scott Lenaghan tại đại học Tennessee, người không liên quan đến nghiên cứu. Bước tiếp theo là nghiên cứu xem có bất cứ tổn hại nào – như là đông máu không phát hiện hoặc đáp ứng của hệ miễn dịch – trong cơ thể vật chủ, ông nói, cũng như xác định bao nhiêu thrombin thực sự được dẫn đến vị trí khối u.
Các tác giả đã chỉ ra trong nghiên cứu này rằng nonorobots không gây đông máu ở các mô mẫu vật thu nhỏ của lợn, từ đó thỏa mãn một số quan ngại về tính an toàn, nhưng Yan đồng tình rằng còn cần thêm nhiều nghiên cứu nữa. “Chúng tôi đang tập trung sâu hơn vào tính thực tiễn của nghiên cứu này trên các mô hình chuột,” ông viết.
Đi từ “một mô hình chuột đến con người là một bước dài,” theo lời Mauro Ferrari, một nhà kỹ thuật sinh y học tại Houston Methodist Hospital and Weill Cornell Medical College, người không tham gia nghiên cứu này. Vẫn chưa rõ rằng nhắm vào nuclein và dẫn thrombin sẽ phù hợp về mặt lâm sàng, ông nói, “nhưng khía cạnh đột phá là đây chính là nền tảng. Họ có thể sử dụng một phương pháp tương tự cho những thứ khác, thứ thực sự thú vị. Nó sẽ mang lại những ứng dụng lớn.” Ứng dụng robot DNA tiêu diệt ung thư
Li et al., “A DNA nanorobot functions as a cancer therapeutic in response to a molecular trigger in vivo,” Nature Biotechnology, doi:10.1038/nbt.4071, 2018.
Nguồn: The Scientist, Futurism
Bài viết liên quan: Thiết kế peptide chống lại nhiều loại ung thư
Iceberg (tổng hợp)
tapchisinhhoc.com
No Responses