Chiến lược tiền apoptosis trong gen trị liệu ung thư

• PGS.TS. NGUYỄN VĂN KÌNH, PGS.TS. TRẦN THÚY HẠNH, BS. NGUYỄN TUẤN ANH

MỞ ĐẦU

Với những dẫn liệu sẵn có gần đây về trình tự hệ gen người thì gen trị liệu rõ ràng là niềm hy vọng lớn trong việc phát triển các công cụ tin sinh học để phân tích các kết quả này. Hơn nữa, sự hiểu biết của chúng ta về nguyên nhân gây ung thư cũng được mở rộng nhanh chóng cùng với việc phát triển các công cụ genomic, proteomic và metabolomic. Khi phân tích các công cụ tin sinh học phát triển một cách liên tục chúng ta càng thấu hiểu các con đường tín hiệu tế bào gây nhiễu trong ung thư. Do vậy, hiện nay đã có rất nhiều gen có khả năng cài được vào ung thư để sửa chữa tốt hơn những sai lệch về tăng trưởng.

Khó khăn không phải là ở chỗ lựa chọn các gen mà là khả năng chuyển giao một gen hiệu chỉnh hay có thể gây chết tới bất kỳ tế bào ung thư nào trong các ứng dụng gen trị liệu. Vấn đề này khá phức tạp bởi vì cần phải chuyển được gen trị liệu tới các khối u ở các vị trí di căn rất xa.

Hiện nay gen trị liệu chưa thể áp dụng tốt công nghệ này. Nếu đưa vào thật chuẩn các gen thông qua virus, các DNA trần hoặc được đóng gói trong các liposom cũng chỉ có thể tải nạp được 25-30% tế bào trong khối u. Về vấn đề chuyển giao bởi virus, nhiều TB khối u biểu hiện không ổn định các receptor cho phép virus tương tác do đó mà sự chuyển gen trong nhiều trường hợp bắt buộc phải đạt tới mức thâm nhiễm tương đối cao từ 25 đến 30%. Vì vậy cần phải cải tiến các vec tơ virus và một nhóm gồm nhiều nhà khoa học hiện đang thực thi công việcònày.

Một cách tiếp cận bổ sung khác có thể là xác định và chuyển giao các gen không những gây chết tế bào do apoptosis  mà còn tạo các tín hiệu gây chết bổ sung thoáng qua tới các tế bào khối u bên cạnh để thừa nhận cái gọi là hiệu ứng người ngoài cuộc.

Trong chương này chúng tôi sẽ đề cập tới việc sử dụng các phân tử để cảm ứng apoptosis, một số chất thể hiện khả năng hoạt hóa hoạt tính người ngoài cuộc. Trước hết chúng ta hãy bàn luận về các trị liệu người ngoài cuộc của tiền thuốc, các protein họ Bcl -2,  các gen receptor gây chết và việc thay thế chức năng các gen kiềm chế khối u. Cuối cùng sẽ bàn luận về thực trạng hiện nay của các TNLS khi sử dụng gen trị liệu tiền apoptosis cùng các trị liệu tổ hợp để đạt được hiệu ứng người ngoài cuộc.

CÁC TRỊ LIỆU TIỀN THUỐC

Trị liệu tiền thuốc sử dụng các gen được chuyển giao ngoại sinh để chuyển đổi các tiền thuốc thành các chất tương tự mang độc tính có khả năng cảm ứng apoptosis. Các chất tương tự có độc tính này gây ảnh hưởng tới sự tổng hợp DNA do nó hợp nhất vào các chuỗi DNA đang phát triển nên kết thúc sự sao chép DNA. Có 2 ví dụ điển hình của chiến lượcònày là thymidin kinase (TK) và cytosin deaminase (CD), chúng chuyển đổi ganciclovir (GCV) và 5-fluorocytosin thành các dạng thuốc có độc tính. Đã có nhiều báo cáo về các thử nghiệm tiền lâm sàng và lâm sàng áp dụng phương pháp này, mặc dầu kết quả nói chung vẫn chưa rõ ràng. Một cách tiếp cận được sử dụng với việc chuyển thẳng một TK biểu hiện bởi adenovirus dưới sự kiểm soát của một promoter đặc hiệu mô đã cho thấy có hiệu ứng vừa phải đối với ung thư tuyến tiền liệt.

Những nghiên cứu khác cũng góp phần vào việc tìm hiểu các cơ chế tín hiệu tế bào xảy ra sau khi xử lý với TK-GCV. Chẳng hạn như TK-GCV đã thể hiện là có gây cảm ứng giải phóng cytochrom C từ ty thể trong các tế bào khối u của u nguyên bào sợi. Hơn nữa, nghiên cứu này còn chứng minh rằng sự hoạt hóa caspase hiệu ứng là phụ thuộc vào ty thể. Nó cũng chỉ rỏ rằng TK-GCV đã cảm ứng gây chết tế bào bằng cách tăng cường các chủ vận receptor gây chết CD95L (Fas ligand).

Trị liệu tiền thuốc kết hợp gen trị liệu đưa caspase 3 tổ hợp với TK vào để điều trị ung thư buồng trứng. Nhóm nghiên cứu của LeMoine đã chứng minh rằng sự biểu hiện của TK từ một vec tơ adenovirus cộng với GCV sẽ dẫn đến sự chết tế bào trong các TB ung thư buồng trứng in vitro, nó có thể được khuếch đại lên nhiều nếu các TB ung thư buồng trứng được công nghệ hóa để biểu hiện caspase. Vấn đề này liên quan tới việc hoạt hóa procaspase 3 theo con đường tiền thuốc này. Cũng liên quan với cách tiếp cận này là các tế bào ung thư có thể được thâm nhiễm bởi cả các virus biểu hiện TK cũng như virus biểu hiện procaspase 3 thì mới khuếch đại được trong các điều kiện lâm sàng.

PROTEIN HỌ BCL-2

Có trên 20 protein trong họ Bcl-2 thể hiện chức năng tiền apoptosis hoặc kháng apoptosis. Hầu hết chúng đều chứa một domain vận chuyển màng đầu tận C kỵ nước làm nhiệm vụ neo chúng vào màng. Tuy nhiên, cũng có vài thành viên họ này xuất hiện ở tế bào chất. Các protein họ Bcl-2 được đặc trưng bởi các domain BH tương ứng Bcl-2.

Có 4 domain BH khác nhau và một số protein họ Bcl-2 có chứa tất cả 4 domain. Đặc biệt là domain BH1 và BH2 cho phép sự dimmer hóa dị loại (heterodimerization) với Bax để làm thoái lui sự chết theo chương trình của tế bào (programmed cell death –PCD). Domain BH3 xuất hiện với chức năng cho phép sự dimmer hóa dị loại giữa Bcl-x_L và Bcl-2 với các thành viên họ đồng vận (Bax, Bak) để thúc đẩy sự chết theo chương trình của tế bào. Domain BH4 được duy trì trong các thành viên kháng đồng vận của họ này (Bcl-x_L), nhưng có xu hướng vắng mặt trong các thành viên đồng vận, và vận hành để cho phép tương tác với các protein điều hòa gây chết như Apaf -1 và Bad.