Hút mỡ và phẫu thuật thẩm mỹ hiếm khi được nhắc đến cùng với ung thư. Song, những thủ thuật làm đẹp này lại là nguồn cảm hứng cho một phương pháp điều trị ung thư mới - sử dụng các tế bào mỡ được biến đổi để làm thiếu hụt dinh dưỡng ở các khối u.

 

Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học California, San Francisco đã sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR để biến các tế bào mỡ trắng thông thường thành các tế bào mỡ “be” - loại tế bào tiêu thụ calo một cách mạnh mẽ để tạo ra nhiệt.

 

Sau đó, họ cấy các tế bào mỡ này gần khối u theo cách tương tự như các bác sĩ phẫu thuật thẩm mỹ tiêm mỡ từ bộ phận này sang bộ phận khác để làm đầy. Các tế bào mỡ đã “ngấu nghiến” hết chất dinh dưỡng, khiến phần lớn tế bào ung thư chết đói. Phương pháp này thậm chí vẫn hiệu quả ngay cả khi các tế bào mỡ được cấy vào những vị trí cách xa khối u ở chuột.

 

Theo nhóm nghiên cứu, việc lấy cảm hứng từ các thủ thuật phổ biến như hút mỡ có thể giúp đẩy nhanh quá trình đưa phương pháp mới trở thành một hình thức liệu pháp tế bào mới. “Chúng ta vốn đã thường xuyên loại bỏ tế bào mỡ bằng cách hút mỡ và đưa chúng trở lại cơ thể thông qua phẫu thuật thẩm mỹ,” TS. Nadav Ahituv - Giám đốc Viện Di truyền học Con người UCSF và là giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Sinh học và Khoa học Điều trị - cho biết. “Các tế bào mỡ này có thể dễ dàng được biến đổi trong phòng thí nghiệm và đưa trở lại cơ thể một cách an toàn, khiến chúng trở thành một nền tảng hấp dẫn cho liệu pháp tế bào, bao gồm cả điều trị ung thư”.

Cạnh tranh với tế bào ung thư để giành chất dinh dưỡng

Vào thời điểm tiến hành nghiên cứu, TS. Ahituv và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ của ông lúc bấy giờ - TS. Nguyễn Hải đã biết đến các bài báo cho thấy việc tiếp xúc với nhiệt độ thấp có thể ức chế ung thư ở chuột.

 

Một thí nghiệm đáng chú ý thậm chí còn cho thấy cái lạnh có thể giúp ích cho bệnh nhân mắc bệnh u lympho không Hodgkin. Các nhà khoa học kết luận rằng các tế bào ung thư đã bị “đói” vì cái lạnh kích hoạt các tế bào mỡ nâu - các tế bào sử dụng chất dinh dưỡng để tạo ra nhiệt.
Nhưng liệu pháp lạnh không phải là lựa chọn khả thi cho những bệnh nhân ung thư có sức khỏe yếu. Vì vậy, TS. Ahituv và TS. Nguyễn Hải đã chuyển sang ý tưởng sử dụng mỡ màu be, với niềm tin rằng họ có thể biến đổi loại mỡ này để đốt cháy đủ lượng calo và ngăn chặn khối u phát triển, ngay cả khi không có nhiệt độ lạnh.

 

Khám phá về khả năng ức chế ung thư của các tế bào mỡ “háu ăn” bắt đầu vào năm 2021, khi TS. Nguyễn Hải gia nhập phòng thí nghiệm của TS. Ahituv.   Kinh ngạc trước khả năng khiến khối u chết đói của tế bào mỡ be, họ đã thử nghiệm các tế bào được biến đổi này với nhiều loại ung thư khác nhau trong phòng thí nghiệm. Dự án dần mở rộng, thu hút sự tham gia của các nhà khoa học và chuyên gia ung thư tại UCSF và trên khắp nước Mỹ, mang đến bằng chứng nguyên lý rằng phương pháp này có thể hiệu quả với nhiều loại ung thư.   TS. Nguyễn Hải chuyển đến Đại học Texas ở Austin để thành lập phòng thí nghiệm riêng vào tháng 1 năm 2024, nhưng anh đã đột ngột qua đời vào tháng 11 trước khi kịp hoàn thành các thí nghiệm cuối cùng. Bài báo, trong đó anh là tác giả chính, được dành để tưởng nhớ anh.

TS. Nguyễn Hải - tác giả thứ nhất của bài báo “Implantation of engineered adipocytes suppresses tumor progression in cancer models” công bố trên Nature Biotechnology, đã sử dụng CRISPR để kích hoạt các gen vốn “ngủ yên” trong tế bào mỡ trắng nhưng lại hoạt động trong tế bào mỡ nâu, với hy vọng tìm ra những gen có thể biến đổi tế bào mỡ trắng thành những tế bào mỡ be “háu ăn” nhất. Trong đó, một gene có tên là UCP1 đã trở thành ứng cử viên sáng giá nhất.

 

Sau đó, TS. Nguyễn Hải nuôi cấy các tế bào mỡ be chứa UCP1 cùng với tế bào ung thư trong một đĩa petri “trans-well” (các tế bào được nuôi cấy trong hai ngăn riêng biệt). Các tế bào ung thư nằm ở đáy, còn các tế bào mỡ được đặt phía trên trong các ngăn riêng biệt - chúng không tiếp xúc trực tiếp với nhau nhưng phải chia sẻ cùng một nguồn dưỡng chất.

 

Kết quả khiến họ vô cùng sửng sốt. “Ngay trong thí nghiệm trans-well đầu tiên, hầu như không có tế bào ung thư nào sống sót. Chúng tôi nghĩ là mình đã làm sai điều gì đó, chắc chắn là có lỗi”, TS. Ahituv nhớ lại. “Vì vậy, chúng tôi lặp lại thí nghiệm nhiều lần, và lần nào cũng thấy hiệu ứng tương tự”.

 

Các tế bào mỡ be đã áp đảo hai loại tế bào ung thư vú khác nhau, cũng như tế bào ung thư đại tràng, tụy và tuyến tiền liệt. Tuy nhiên, khi đó, các nhà nghiên cứu vẫn chưa biết liệu các tế bào mỡ be được cấy vào cơ thể có hoạt động hiệu quả trong điều kiện thực tế hơn hay không.

 

Vì vậy, các nhà khoa học đã chuyển sang sử dụng các cơ quan mô mỡ (fat organoids) - những cụm tế bào được nuôi cấy đồng nhất trong đĩa - để xem liệu chúng có thể đánh bại các tế bào ung thư khi được cấy bên cạnh khối u trên chuột hay không.

 

Phương pháp này đã phát huy tác dụng đối với ung thư vú, cũng như tế bào ung thư tuyến tụy và tuyến tiền liệt. Các tế bào ung thư bị chết đói khi các tế bào mỡ tiêu thụ hết toàn bộ chất dinh dưỡng sẵn có. Các tế bào mỡ be được cấy vào mạnh đến mức có thể ức chế các khối u tuyến tụy và tuyến vú ở những con chuột mang đột biến di truyền - yếu tố vốn khiến chúng có nguy cơ cao phát triển ung thư. Thậm chí, phương pháp này vẫn hiệu quả ngay cả khi các tế bào mỡ be được cấy ở vị trí cách xa tế bào ung thư vú.

 

Để kiểm tra hiệu quả trên mô người,TS. Ahituv và TS. Nguyễn Hải đã hợp tác với TS. Jennifer Rosenbluth - chuyên gia ung thư vú tại UCSF. Bà Rosenbluth đã thu thập một thư viện các mẫu cắt bỏ ung thư vú (mastectomy), trong đó chứa cả tế bào mỡ và tế bào ung thư.

 

“Vì mô vú chứa rất nhiều mỡ, chúng tôi có thể lấy mỡ từ chính bệnh nhân đó, biến đổi mỡ rồi nuôi cấy trong một thí nghiệm trans-well cùng với chính các tế bào ung thư vú của bệnh nhân đó”, TS. Ahituv cho biết.

 

Các tế bào mỡ be lấy từ cùng một bệnh nhân đã vượt trội hơn tế bào ung thư vú trong các đĩa petri, và cả khi được cấy ghép cùng nhau trong mô hình chuột.

 

Biết rằng các loại ung thư khác nhau có “chế độ ăn” ưa thích riêng, các nhà nghiên cứu đã biến đổi tế bào mỡ để chỉ hấp thụ một số dưỡng chất nhất định. Ví dụ, một số dạng ung thư tuyến tụy phụ thuộc vào uridine khi glucose trở nên khan hiếm. Vì vậy, họ đã lập trình các tế bào mỡ chỉ hấp thụ uridine, và chúng dễ dàng vượt trội hơn các tế bào ung thư tuyến tụy này. Điều này cho thấy tế bào mỡ có thể được điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu dinh dưỡng đặc thù của từng loại ung thư.

Một cách tiếp cận mới cho liệu pháp tế bào sống

Theo TS. Ahituv, tế bào mỡ có nhiều ưu điểm khi áp dụng liệu pháp tế bào sống. Một trong những ưu điểm đó là tế bào mỡ dễ lấy từ bệnh nhân. Chúng phát triển tốt trong phòng thí nghiệm và có thể được thiết kế để biểu hiện các gene khác nhau và đảm nhiệm các vai trò sinh học khác nhau. Các tế bào này cũng hoạt động tốt khi được đưa trở lại cơ thể, không đi chệch khỏi vị trí cấy ghép và hoạt động tốt với hệ thống miễn dịch.

 

Đây là một thành tựu được củng cố bởi hàng thập kỷ tiến bộ trong ngành phẫu thuật thẩm mỹ. “Với tế bào mỡ, mức độ tương tác với môi trường xung quanh thấp hơn, nên rất ít lo ngại về việc các tế bào này bị rò rỉ ra ngoài cơ thể và gây ra vấn đề”, TS. Ahituv cho biết.

 

Các tế bào mỡ cũng có thể được lập trình để phát tín hiệu hoặc thực hiện các nhiệm vụ phức tạp hơn. Và khả năng đánh bại ung thư ngay cả khi không ở sát cạnh khối u có thể trở nên vô giá trong việc điều trị các loại ung thư khó tiếp cận như u nguyên bào thần kinh đệm (glioblastoma) - loại ung thư ảnh hưởng đến não - cũng như nhiều bệnh lý khác.

 

“Chúng tôi tin rằng những tế bào này cũng có thể được thiết kế để cảm nhận lượng glucose trong máu và giải phóng insulin - cho bệnh tiểu đường, hoặc hút sắt trong các bệnh có tình trạng thừa sắt như bệnh ứ sắt (hemochromatosis)”, TS. Ahituv nói. “Tiềm năng của tế bào mỡ là vô hạn.”