Các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas A&M phát hiện ra rằng trong ung thư thận ác tính, RNA tạo ra các "trung tâm giọt" kích hoạt các gen khối u. Bằng cách tạo ra một công tắc phân tử để hòa tan các trung tâm này, họ đã ngăn chặn sự phát triển của ung thư trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và trên chuột.
Ở các thành phố, không gian làm việc chung kết nối mọi người lại với nhau để hợp tác và đổi mới. Bên trong tế bào ung thư, một khái niệm tương tự cũng diễn ra -- nhưng với những hậu quả chết người. Các nhà khoa học tại Trung tâm Khoa học Y tế Đại học Texas A&M (Texas A&M Health) đã phát hiện ra rằng bên trong các tế bào của một loại ung thư thận hiếm gặp và hung hãn, các "trung tâm" phân tử nhỏ hình thành, thúc đẩy bệnh tiến triển nhanh hơn thay vì ngăn chặn sự tiến triển.
Nghiên cứu của họ, được công bố trên tạp chí Nature Communications , cho thấy RNA, thường được biết đến với chức năng truyền tải thông tin di truyền, có thể bị "chiếm đoạt" để tạo ra các "trung tâm giọt" giống như chất lỏng bên trong nhân tế bào. Những giọt này hoạt động như những trung tâm chỉ huy kích hoạt các gen liên quan đến tăng trưởng. Nhóm nghiên cứu không chỉ quan sát hiện tượng này mà còn phát triển một công tắc phân tử có thể hòa tan các trung tâm này theo yêu cầu, từ đó cắt đứt hiệu quả cơ chế tăng trưởng của ung thư ngay từ lõi.
RNA trở thành tác nhân gây ung thư
Các nhà nghiên cứu tập trung vào một loại ung thư thận hiếm gặp gọi là ung thư biểu mô tế bào thận chuyển đoạn (tRCC), chủ yếu ảnh hưởng đến trẻ em và thanh thiếu niên và hiện vẫn chưa có phương pháp điều trị hiệu quả. Loại ung thư này là kết quả của sự hợp nhất ung thư TFE3 - các gen lai bất thường được tạo ra khi nhiễm sắc thể bị đứt và hợp nhất không chính xác.
Cho đến nay, các nhà khoa học vẫn chưa hiểu đầy đủ về cách các protein dung hợp này khiến tRCC trở nên hung hãn như vậy. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Texas A&M phát hiện ra rằng các protein dung hợp này sử dụng RNA làm khung cấu trúc. Thay vì chỉ mang thông tin, các phân tử RNA tập hợp thành các hạt ngưng tụ giống như giọt nước, gom các phân tử quan trọng lại với nhau. Những giọt nước này sau đó hoạt động như các trung tâm phiên mã, kích hoạt các gen thúc đẩy sự phát triển của khối u.
Tiến sĩ Yun Huang, giáo sư tại Viện Khoa học và Công nghệ Sinh học Texas A&M và là tác giả chính cho biết: "Bản thân RNA không chỉ là một chất truyền tin thụ động mà còn là một tác nhân chủ động giúp xây dựng các chất ngưng tụ này".
Nhóm nghiên cứu cũng xác định được một loại protein liên kết RNA có tên là PSPC1, có tác dụng ổn định các giọt này và khiến chúng thậm chí còn hiệu quả hơn trong việc thúc đẩy hình thành khối u.
(adv)
Để khám phá cách thức hoạt động của quá trình này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một bộ công cụ sinh học phân tử tiên tiến:
Chỉnh sửa gen CRISPR để "đánh dấu" các protein tổng hợp trong tế bào ung thư lấy từ bệnh nhân, cho phép họ theo dõi chính xác vị trí của các protein này.
SLAM-seq , một phương pháp giải trình tự thế hệ tiếp theo đo RNA mới tạo ra, cho thấy gen nào được bật hoặc tắt khi các giọt hình thành.
CUT&Tag và RIP-seq để lập bản đồ vị trí các protein tổng hợp liên kết với DNA và RNA, từ đó tiết lộ mục tiêu chính xác của chúng.
Phân tích protein để lập danh mục các protein được đưa vào các giọt -- xác định PSPC1 là đối tác chính.
Bằng cách kết hợp các kỹ thuật này, các nhà nghiên cứu đã xây dựng được bức tranh rõ ràng nhất từ trước đến nay về cách các tế bào ung thư TFE3 chiếm đoạt RNA để xây dựng các trung tâm phát triển của ung thư.
Hòa tan các trung tâm điều khiển khối u
Chỉ khám phá thôi là chưa đủ. Nhóm nghiên cứu muốn biết: Nếu các giọt bắn là động cơ gây ung thư, liệu chúng ta có thể ngăn chặn chúng không?
Để kiểm tra điều này, họ đã thiết kế một công cụ hóa sinh dựa trên nanobody -- về cơ bản là một công tắc phân tử được thiết kế riêng. Cách thức hoạt động của nó như sau:
Một nanobody (một mảnh kháng thể thu nhỏ) được hợp nhất với một protein hòa tan.
Nanobody khóa chặt các protein tổng hợp gây ung thư.
Khi được kích hoạt bởi chất hóa học, chất hòa tan sẽ làm tan chảy các giọt, phá vỡ các lõi.
Kết quả là gì? Sự phát triển của khối u đã dừng lại ở cả tế bào ung thư nuôi trong phòng thí nghiệm và mô hình chuột.
"Điều này thật thú vị vì hiện nay tRCC có rất ít lựa chọn điều trị hiệu quả", Yubin Zhou, Tiến sĩ, Giáo sư và Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Ung thư Chuyển dịch, cho biết. "Việc nhắm mục tiêu vào sự hình thành ngưng tụ mang lại cho chúng ta một góc nhìn hoàn toàn mới để điều trị ung thư, một góc nhìn mà các loại thuốc truyền thống chưa đề cập đến. Nó mở ra cánh cửa cho các liệu pháp chính xác hơn nhiều và có khả năng ít độc tính hơn."
Vượt qua ung thư thận: Một mô hình điều trị mới
Đối với nhóm nghiên cứu, phần quan trọng nhất của nghiên cứu không chỉ là việc quan sát RNA xây dựng các trung tâm này mà còn thấy rằng chúng có thể bị phá hủy.
Tiến sĩ Lei Guo, phó giáo sư nghiên cứu tại Viện Khoa học Sinh học và Công nghệ, cho biết: "Bằng cách lập bản đồ cách các protein hợp nhất này tương tác với RNA và các đối tác tế bào khác, chúng tôi không chỉ giải thích lý do tại sao loại ung thư này lại hung hãn như vậy mà còn chỉ ra những điểm yếu có thể được khai thác để điều trị".
Vì nhiều loại ung thư ở trẻ em cũng được thúc đẩy bởi các protein tổng hợp, nên ý nghĩa của nó vượt xa tRCC. Một công cụ có thể hòa tan các chất ngưng tụ này có thể là một chiến lược chung để cắt đứt các "động cơ" của ung thư ngay từ nguồn gốc.
Tại sao điều này quan trọng
tRCC chiếm gần 30% ung thư thận ở trẻ em và thanh thiếu niên, tuy nhiên lựa chọn điều trị vẫn còn khan hiếm và kết quả thường không khả quan. Bước đột phá này vừa cung cấp lời giải thích về cách thức ung thư tổ chức bộ máy phân tử của nó, vừa là một phương pháp tiềm năng để phá hủy nó.
"Nghiên cứu này làm nổi bật sức mạnh của khoa học cơ bản trong việc mang lại hy vọng mới cho những bệnh nhân trẻ đang phải đối mặt với những căn bệnh hiểm nghèo", Huang nói thêm.
Cũng giống như việc cắt điện tại một không gian làm việc chung sẽ làm dừng mọi hoạt động, việc hòa tan các "hạt giọt" của tế bào ung thư có thể ngăn chặn khả năng phát triển của chúng. Bằng cách khám phá cách RNA xây dựng các cấu trúc này -- và tìm ra cách tách rời chúng -- các nhà nghiên cứu tại Texas A&M Health đã mở ra một hướng đi mới đầy hứa hẹn trong việc điều trị một trong những căn bệnh ung thư trẻ em khó điều trị nhất.
Nguồn Đại học Texas A&M
