Phát hiện cơ chế phân tử mới mở đường ngăn ngừa ung thư tái phát

Giống như phượng hoàng tái sinh từ tro tàn, mô da của chúng ta—và trên thực tế là nhiều loại mô biểu bì trong cơ thể có thể phản ứng với cái chết và sự phá hủy bằng một sự tái tạo mạnh mẽ. Hiện tượng này, được gọi là sự tăng sinh bù trừ, lần đầu tiên được mô tả vào những năm 1970 ở ấu trùng ruồi, chúng mọc lại đôi cánh hoàn chỉnh sau khi mô biểu bì của chúng bị tổn thương nghiêm trọng do bức xạ liều cao. Kể từ đó, khả năng đáng kinh ngạc này đã được ghi nhận ở nhiều loài, bao gồm cả con người, nhưng cơ sở phân tử của nó vẫn chưa rõ ràng.

Một nghiên cứu mới từ Viện Khoa học Weizmann, được công bố trên tạp chí Nature Communications , tiết lộ rằng chính các enzyme chịu trách nhiệm phá hủy tế bào - caspase - cũng có thể làm cho một số tế bào kháng lại sự chết, cho phép mô bị tổn thương không chỉ tái tạo mà thậm chí còn trở nên bền bỉ hơn.

Thật không may, cơ chế này có thể bị nhiều loại ung thư lợi dụng và có thể giải thích tại sao một số khối u tái phát ở dạng nguy hiểm hơn và kháng điều trị hơn. Do đó, những phát hiện mới này có thể mở ra những hướng đi mới cho các liệu pháp giúp đẩy nhanh quá trình lành vết thương và ngăn ngừa ung thư tái phát.

Hình thức chết tế bào phổ biến nhất trong cơ thể khỏe mạnh là apoptosis – một quá trình “tự sát” được lập trình, kích hoạt khi tế bào già đi, bị tổn thương hoặc nhận được tín hiệu ra lệnh kết thúc sự sống. Trong quá trình này, một caspase khởi phát sẽ kích hoạt cái chết của tế bào bằng cách hoạt hóa các caspase thực hiện, sau đó chúng sẽ phân hủy các protein của tế bào thành từng mảnh.

Trong hai thập kỷ qua, các nghiên cứu trên toàn thế giới, bao gồm cả phòng thí nghiệm của Giáo sư Eli Arama thuộc Khoa Di truyền học Phân tử của Đại học Weizmann, đã chứng minh rằng các caspase gây chết tế bào đóng vai trò quan trọng không chỉ trong quá trình chết tế bào mà còn trong các quá trình thiết yếu cho sự sống. Những phát hiện này đã dẫn Arama, một trong những người tiên phong trong nghiên cứu về caspase đến giả thuyết rằng caspase cũng có thể chịu trách nhiệm cho hiện tượng bí ẩn về sự tăng sinh bù trừ.

Trong nghiên cứu mới này, một nhóm do Tiến sĩ Tslil Braun từ phòng thí nghiệm của Arama dẫn đầu đã lặp lại thí nghiệm ban đầu phát hiện ra hiện tượng này—chiếu xạ ấu trùng ruồi giấm bằng bức xạ ion hóa. Tuy nhiên, lần này, các công nghệ di truyền tiên tiến đã cho phép các nhà nghiên cứu theo dõi quá trình tái tạo biểu mô với độ chi tiết chưa từng có.

"Chúng tôi bắt đầu tìm cách xác định những tế bào kích hoạt nút tự hủy nhưng vẫn sống sót," Braun giải thích. "Để làm được điều này, chúng tôi đã sử dụng một cảm biến trễ báo cáo về các tế bào mà caspase khởi phát đã được kích hoạt nhưng vẫn sống sót sau khi chiếu xạ. Đây là cách chúng tôi phát hiện ra một nhóm tế bào mà chúng tôi đặt tên là tế bào DARE. Những tế bào này không chỉ sống sót sau khi chiếu xạ mà còn nhân lên, sửa chữa mô bị tổn thương và bổ sung gần một nửa số mô đó trong vòng 48 giờ." Nhưng còn phần mô tái tạo còn lại thì sao?

"Chúng tôi đã xác định được một nhóm tế bào kháng chết khác, nhưng không giống như tế bào DARE, chúng không cho thấy sự hoạt hóa của caspase khởi phát. Chúng tôi gọi chúng là tế bào NARE," Braun nói. "Mặc dù tế bào NARE cuối cùng cũng góp phần vào quá trình tái tạo mô, nhưng chúng không thể làm điều đó một mình: Khi chúng tôi loại bỏ tế bào DARE khỏi hệ thống, sự tăng sinh bù trừ biến mất hoàn toàn. Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng các tế bào chết trong mô đóng vai trò trong sự bùng nổ tái tạo - tế bào DARE được kích hoạt bởi các tín hiệu từ các tế bào lân cận đang chết".

Sự cân bằng tinh tế giữa việc sửa chữa mô và sự phát triển quá mức là điều cần thiết cho bất kỳ quá trình tái tạo nào. Trong phần cuối của nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã tiết lộ cách thức ngăn chặn sự phát triển không kiểm soát trong quá trình sửa chữa mô sau chấn thương. “Các tế bào DARE thúc đẩy sự phát triển của các tế bào NARE lân cận, dường như bằng cách tiết ra các tín hiệu tăng trưởng,” Arama lưu ý. “Ngược lại, các tế bào NARE tiết ra các tín hiệu ức chế sự phát triển của các tế bào DARE. Trên thực tế, chúng tôi đã phát hiện ra một vòng phản hồi tiêu cực giữa hai quần thể tế bào này, ngăn chặn sự phát triển quá mức”.

“Chúng tôi hy vọng rằng, như thường thấy ở các mô hình ruồi giấm, kiến ​​thức thu được ở đây có thể được chuyển hóa thành sự hiểu biết về các cơ chế cân bằng sự tăng trưởng và tạo khả năng chống lại sự chết tế bào trong mô người,” Arama kết luận. “Nhiều loại ung thư bắt nguồn từ các tế bào biểu mô đã mất kiểm soát tăng trưởng bình thường, và nhiều phương pháp điều trị ung thư truyền thống nhằm mục đích khiến chúng tự hủy diệt thông qua quá trình apoptosis. Phát hiện của chúng tôi mở đường cho việc hiểu tại sao các phương pháp điều trị như vậy đôi khi thất bại và làm thế nào chúng có thể được cải thiện. Kết quả cũng chỉ ra những cách thức mới mà chúng ta có thể đẩy nhanh quá trình tái tạo có lợi của mô khỏe mạnh sau khi bị tổn thương".