Viên con nhộng với kích thước phân tử có thể vận chuyển thuốc tới những tế bào xác định

Ngày nay người ta có thể tạo ra những “viên thuốc” siêu nhỏ có kích thước chỉ bằng một con virus có chứa thuốc và các vật chất khác. Bằng cách này, hiệu quả trong việc vận chuyển thuốc và các vật chất khác tới các tế bào đã được định sẵn có thể đạt 100%.

Theo nghiên cứu mới của Cornell, một ngày nào đó, kĩ thuật này có thể được sử dụng để vận chuyển vắc-xin, thuốc hay các dữ liệu gen nhằm điều trị ung thư và rối loạn miễn dịch, rối loạn đường máu. Nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Gene Thepary.

Tác giả chính của nghiên cứu này là Zhong Huang, trước đây từng là hội viên nghiên cứu của Đại học Cornell và hiện là giáo sư tại Đại học Shenzhen, Trung Quốc. Michael King, giáo sư kĩ thuật hóa sinh, đồng tác giả của nghiên cứu này cho biết: “Nghiên cứu này mở rộng thêm nhiều phạm vi điều trị. Bằng phương pháp này, chúng tôi có thể ứng dụng với bất kì loại thuốc hay vật liệu gen nào miễn là chúng có thể kết nang được. Sau đó, chúng được vận chuyển tới bất kì tế bào lưu thông nào đã được nhắm tới.”

Bức ảnh này cho thấy sau 36 giờ, hầu hết tất cả các tế bào được nhắm tới (hình cầu màu xám) đều hấp thu một viên con nhộng siêu nhỏ (nanocapsule) có chứa RNA (small-interfering RNA) (màu đỏ). (Ảnh: Zhong Huang/Đại học Cornel)

Kĩ thuật này được tiến hành như sau: trám đầy các “thùng” chứa lipid nhỏ xíu hay các viên nhộng siêu nhỏ bằng các chất mong muốn. Phủ bên ngoài các viên nhộng này bằng protein kết dính được gọi là selectins. (Protein kết dính này giúp gắn kết với các tế bào đã được nhắm tới.) Một mạch được phủ bởi viên nhộng này sau đó được gắn vào giữa một tĩnh mạch và một động mạch. Vậy là “viên nhộng” phủ selectin này gắn với các tế bào được định trước trong đường huyết.

Sau khi di chuyển dọc thành mạch, các tế bào này tách ra khỏi thành mạch trong khi “viên nhộng” vẫn dính liền và truyền vào các chất cần thiết.

Kĩ thuật này mô phỏng theo một phản ứng miễn dịch tự nhiên xảy ra khi cơ thể bị viêm nhiễm. Khi đó, tế bào trên thành mạch máu được kích thích tiết ra selectin. Tế bào bạch cầu sau đó bám chặt vào selectin và di chuyển dọc thành mạch máu trước khi rời khỏi dòng máu để chống lại bệnh hay sự lây nhiễm.

Protein selectin có thể được sử dụng để nhắm tới những tế bào nhân cụ thể trong đường huyết.

Nghiên cứu chỉ ra rằng chỉ khi nào tế bào được nhắm tới hấp thụ các chất trong các viên nhộng siêu nhỏ thì kĩ thuật này mới có thể giảm được đáng kể tác dụng phụ không mong muốn gây ra bởi thuốc.

Trong một nghiên cứu trước đó, King chỉ ra làm thế nào mà tế bào ung thư di căn di chuyển trong đường huyết có thể bám dính vào những thiết bị được phủ selectin - những thiết bị này có chứa một protein thứ hai có thể khiến tế bào ung thư tự huỷ diệt.

King nói rằng: “Chúng tôi đã tìm ra một cách để vô hiệu hoá chức năng của tế bào ung thư mà không ảnh hưởng tới hệ miễn dịch.” Đây là một vấn đề khó khăn với các liệu pháp trực tiếp chống lại sự di căn khác.

Nghiên cứu hiện tại chứng minh rằng vật chất gen có thể được vận chuyển tới các tế bào được nhắm trước nhằm tiêu diệt một số gen nhất định, đồng thời can thiệp vào quá trình gây bệnh. Các nhà nghiên cứu trám đầy các viên nhộng siêu nhỏ bằng RNA can thiệp (small-interfering RNA) và nhắm tới các tế bào lưu thông nhất định. Khi tế bào được nhắm tới hấp thụ viên nhộng, siRNA tiêu diệt một gen sản xuất enzyme làm mòn sụn trong bệnh viêm khớp.

King cho rằng, bằng cách tương tự, phương pháp này cũng có thể được sử dụng để vận chuyển thuốc trong hoá học trị liệu, kháng nguyên vắc-xin tới tế bào bạch cầu, hay các phân tử cụ thể. Nhờ đó, rối loạn miễn dịch có thể được giảm nhẹ.

Tham khảo:

Huang et al. An immobilized nanoparticle-based platform for efficient gene knockdown of targeted cells in the circulation. Gene Therapy, Online June 25, 2009; DOI: 10.1038/gt.2009.76