Gen trị liệu kháng di căn

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

MỞ ĐẦU

Di căn là nguyên nhân chính gây tử vong cho các bệnh nhân ung thư. Sự hiện diện của khối u di căn thường là dấu hiệu giai đoạn muộn của tiến triển bệnh trong đó các tế bào khối u đã trải qua nhiều biến đổi di truyền để góp phần vào việc kháng lại xạ trị hay hóa trị. Để xử lý các khối u khó nắm bắt này, rất cần một hệ thống chuyển giao có hiệu lực toàn hệ thống mang các thiết bị trị liệu tới nhiều đích khối u trong một bệnh nhân. Các tác nhân đòi hỏi phải đủ mạnh để ức chế được tăng trưởng khối u hoặc loại bỏ u. Trong chương này chúng tôi tập trung vào những kinh nghiệm sử dụng adenovirus E1A (Ad.E1A) với tư cách là một gen liệu pháp trong GTL ung thư điều trị các khối u di căn. Cuối cùng chúng tôi sẽ trình bày những phát hiện mới về phạm vi hoạt động kháng u và kháng di căn của một gen liệu pháp mới đó là p202 cũng như tiềm năng của nó trong việc kháng lại các khối u di căn.

E1A – GEN KHÁNG DI CĂN

E1A – gen kiềm chế di căn

Ad.E1A là một protein đa chức năng đối với biến nạp, tổng hợp DNA, apoptosis, biệt hóa và kiềm chế khối u. E1A đầu tiên được mô tả như một oncogene chủ yếu bởi vì nó có khả năng thúc đẩy tăng trưởng và làm bất tử các tế bào yên lặng loài gặm nhấm và hợp tác với ras oncogene để biến nạp những tế bào này. Tuy nhiên, E1A không có liên quan gì với các bệnh ác tính của người mặc dầu vậy đã có nhiều nghiên cứu sâu rộng nhằm tìm kiếm mối liên quan ấy. Hơn nữa, E1A cũng được chỉ rõ là có gây kiềm chế di căn thực nghiệm đối với các tế bào gặm nhấm được biến nạp bởi ras oncogene và neu oncogene. E1A cũng kiềm chế di căn một số dòng tế bào khối u xác định của người.

Di căn là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều bước trong đó các TB khối u tương tác với các chất ngoại bào và các tế bào mô đệm để khởi đầu và kết thúc quá trình di căn. Vì thế chẳng có gì ngạc nhiên khi thấy mối liên hệ giữa sự kiềm chế di căn qua trung gian E1A với sự điều hòa lên gen kiềm chế di căn như các E-cadherin, nucleosid diphosphat kinase (NM23) và các chất ức chế mô của metalloproteinase (TMP) đồng thời điều hòa xuống gen tăng cường di căn như matrix metalloproteinase (MMP) như MMP-1, MMP-3, MMP-9, các chất hoạt hóa plasminogen dạng urokinase, các phân tử kết dính (CD44) và HER-2.

Mặc dầu E1A đầu tiên được thông bào là không có hoạt tính kháng u, nhưng khi các dữ liệu thực nghiệm tăng lên đã chứng minh E1A có khả năng ức chế sinh u của các TB loài gặm nhấm biến nạp và các dòng TB ung thư của người. Vì thế, dựa trên khả năng của nó có thể kiềm chế được cả sinh u và di căn nên E1A được coi như là một gen kiềm chế khối u.

Những thực nghiệm nói trên chủ yếu sử dụng các thể thâm chuyển ổn định E1A (E1A stable transfectants) để xác định hoạt tính kiềm chế khối u của E1A. Những thí nghiệm này đã cung cấp những nguyên lý hoạt động kiềm chế khối u liên quan tới E1A, nhưng đây chưa phải là nguyên lý “trị liệu”. Để biến E1A thành một gen liệu pháp hiệu ứng, người ta phải phát triển một số chiến lược GTL với việc sử dụng liposom và các vec tơ virus với tư cách là các hệ thống chuyển gen. Đồng thời cũng phải chứng minh được rằng GTL dựa trên cơ sở E1A thực sự đã thu được các hiệu ứng trị liệu trên các mô hình ghép ngoại lai của người trên chuột mô phỏng các mô hình ung thư vú, ung thư buồng trứng và ung thư phổi.

Mặc dầu với những nghiên cứu tiền lâm sàng khích lệ như thế này nhưng vấn đề an toàn vẫn phải đặc biệt quan tâm khi muốn E1A được thực hiện trên các TNLS vì theo quan niệm hiện hành thì E1A vẫn là một oncogene. Năm 1995 các nhà khoa học đã đề nghị FDA phê chuẩn TNLS pha I điều trị các bệnh nhân có biểu hiện quá mức HER-2 với E1A, lý do là E1A điều hòa xuống HER-2 dẫn đến kiềm chế sinh u và di căn.

E1A kiềm chế sinh u và di căn qua trung gian biểu hiện quá mức HER-2

Biểu hiện quá mức HER-2 và di căn

Sự khuếch đại/biểu hiện quá mức của tiền gen ung thư (proto-oncogene)  HER2 được phát hiện trong khoảng 30% ung thư vú và ung thư buồng trứng của người. Đáng kể là những bệnh nhân ung thư vú và ung thư buồng trứng có biểu hiện quá mức HER-2 trong các khối u thì tỷ lệ sống sót của họ là thấp và thời gian tái phát ngắn hơn so với các bệnh nhân không biểu hiện quá mức HER-2. Vì thế, biểu hiện quá mức HER-2 được sử dụng như một marker bệnh lý học cho các tiên lượng sơ bộ. Sự biểu hiện quá mức HER-2 cũng được phát hiện với tần số cao ở ung thư phổi, ung thư đường tiêu hóa, ung thư bàng quang và ung thư miệng. Điều đó đã gợi lên rằng sự biểu hiện quá mức HER-2 giữ vai trò  cực kỳ quan trọng trong việc phát triển các bệnh ác tính của người.

Về mặt lâm sàng, sự biểu hiện quá mức HER-2 cũng liên quan tới tiến triển và di căn của bệnh. Biểu hiện quá mức HER-2 tương quan với di căn sớm cũng như tăng tỷ lệ di căn.

Sự hình thành các di căn ngoài phổi đòi hỏi các TB khối u phải tăng trưởng trong vi môi trường kém thuận lợi. Vì thế các thể thâm chuyển biểu hiện quá mức HER-2 có thể có khả năng vượt qua được sự chọn lọc tăng trưởng tổ chức. Khi ép buộc biểu hiện quá mức HER-2 cũng làm phục hồi phần nào tiềm năng di căn của các dòng TB ung thư vú ít di căn khác in vitro và in vivo, điều đó khẳng định rằng biểu hiện quá mức HER-2 là một trong những nguyên nhân gây nên kiểu hình di căn. Vì thế, muốn HER-2 biểu hiện ở mức thấp trong các mô bình thường thì các thuốc ung thư dựa trên cơ sở HER-2 phải có hiệu ứng trị liệu chọn lọc kháng lại các khối u biểu hiện quá mức HER-2. Dựa trên ý tưởng này, nhiều chiến lược trị liệu đã được phát triển nhắm tới các khối u biểu hiện quá mức HER-2. Một trong số đó là gen trị liệu với cơ sở E1A điều trị các khối u biểu hiện quá mức HER-2.

Sự kiềm chế của E1A đối với di căn qua trung gian biểu hiện quá mức HER-2

E1A kiềm chế biểu hiện mRNA và protein HER-2 ở trạng thái ổn định bằng cách điều hòa xuống hoạt tính của promoter HER-2. Vì biểu hiện quá mức HER-2 sẽ làm tăng cường tiềm năng di căn của các TB ung thư vì vậy E1A có thể điều hòa xuống HER-2 dẫn đến kiềm chế di căn. Thực vậy, biểu hiện E1A trong các TB ung thư biểu hiện quá mức HER-2 sẽ làm cho các TB ít di căn hơn.Tuy nhiên, E1A cũng có thể kiềm chế di căn bất chấp cả khi có biểu hiện quá mức HER-2. Ý kiến này được ủng hộ bằng việc quan sát thấy rằng mặc dầu HER-2 biểu hiện từ trước trong các TB ung thư biểu hiện E1A có thể hồi phục được tính sinh u của chúng nhưng nó vẫn thất bại trong việc hồi phục tiềm năng di căn hoặc biểu hiện MMP. Kết quả này cũng nhất quán với các báo cáo trước đây khẳng định rằng E1A có liên quan tới hoạt tính kiềm chế di căn và xa hơn nữa là E1A có thể làm trung gian kiềm chế di căn bằng cách đích các phân tử điều hòa xuống con đường tín hiệu di căn cảm ứng bởi HER-2.

Gen trị liệu E1A

Các nghiên cứu tiền lâm sàng

Để test hiệu lực của một gen trị liệu dựa trên cơ sở E1A trên chuột mang các khối u biểu hiện quá mức HER-2, có 3 mô hình ghép ngoại lai ung thư (buồng trứng, vú và phổi) đã được thiết lập và 2 hệ thống chuyển giao đã được sử dụng là cationic liposome 3β [ N-(N’-dimethylaminoethane)-carbamoyl] cholesterol:dioleoylphatidylethanolamine (DC-Chol):DOPE và Ad.E1A.

Mô hình ung thư buồng trứng

Mô hình ung thư buồng trứng được thiết lập bằng cách tiêm TB ung thư buồng trứng biểu hiện quá mức HER-2 (SKOV3) vào trong màng bụng chuột cái nu/nu. Cấy ghép các khối u buồng trứng thu nhận từ màng treo ruột và trong khoang bụng có bắt màu dương tính HER-2. Chuột mang khối u được tiêm vào màng bụng hoặc phức hợp vec tơ biểu hiện E1A với DC-Chol (DCC-E1A) hoặc Ad.E1A.

Phân tích mổ tử thi cho thấy một số chuột được xử lý với E1A/DC-Chol mặc dù bị chết vì các hội chứng liên quan khối u nhưng không phát hiện thấy sự xâm lấn và di căn của khối u như thường thấy ở các nhóm đối chứng (không điều trị với thể đột biến E1A/DC-Chol, E1A đơn lẻ hoặc DC-Chol đơn lẻ). Khi kiểm tra mô khối u cắt lọc từ chuột đã được xử lý với E1A/DC-Chol thì rõ ràng là biểu hiện E1A rất tương quan với điều hòa xuống protein HER-2 trong các khối u thu nhận từ các nhóm đối chứng. Đáng chú ý là 70% chuột xử lý với E1A/DC-Chol sống sót trên 1 năm nhưng ở đối chứng thì tất cả đều chết trong vòng 200 ngày. Những chuột đang sống đều bình thường và khỏe mạnh bởi không phát hiện thấy các khối u bên trong hoặc các tác dụng phụ khi điều trị. Những kết quả này chỉ rõ rằng việc tiêm vào màng bụng phức hợp E1A/DC-Chol là phương thức vận chuyển hữu ích để cảm ứng các TB ung thư buồng trứng in vivo và việc xử lý với E1A/DC-Chol có thể làm thấp đi sự biểu hiện HER-2, kiềm chế sự tăng trưởng khối u, giảm di căn, tăng thời gian sống sót và không có hiệu ứng phụ. Quan sát này là một trong số những bằng chứng đầu tiên khẳng định hiệu lực và tính khả thi của việc sử dụng gen trị liệu cơ sở E1A/DC-Chol để điều trị ung thư buồng trứng một cách hiệu quả trong mô hình ghép ngoại lai.

Hiệu lực của việc sử dụng Ad.E1A trong mô hình ung thư buồng trứng trên đây cũng tương tự như cách xử lý với E1A/DC-Chol. Ngoài SKOV3, công trình nghiên cứu Ad.E1A còn đề cập tới dòng TB ung thư buồng trứng người biểu hiện HER-2. 2774. Thật hấp dẫn là, mặc dầu Ad.E1A có thể làm tăng đáng kể thời gian sống sót trong mô hình u SKOV3, nhưng lại thất bại khi thực hiện trong mô hình khối u 2774. Những kết quả này không phải do sự khác biệt về hiệu ứng thâm nhiễm virus giữa SKOV3 và các dòng tế bào 2774 vì cả hai đều có thể được gây nhiễm như nhau khi xác định bằng gen β-galactosidase mang adenovirus.

Quan sát này gây chú ý tới khả năng của E1A có thể làm trung gian cho hiệu ứng kháng u đặc biệt trên các tế bào ung thư buồng trứng biểu hiện HER-2, nhưng không có hiệu ứng trên các tế bào ung thư buồng trứng biểu hiện HER-2 thấp. Cũng cần phải có một cách khác xử lý nghiêm ngặt hơn các TB ung thư biểu hiện HER-2 như 2774 để có được hiệu ứng tương tự như đã thấy khi xử lý các TB ung thư biểu hiện quá mức HER-2, các khối u SKOV3 cắt lọc từ chuột thâm nhiễm Ad.E1A đồng thời giảm sự biểu hiện protein HER-2 trên các mẫu khối u tương tự. Vì thế, kết quả này khẳng định rằng có mối liên quan tới nguyên nhân in vitro giữa sự biểu hiện E1A và sự điều hòa xuống HER-2. Khi sử dụng Ad.LacZ  để theo dõi phổ biểu hiện của E1A trong mô hình khối u SKOV3, thật là khích lệ khi biết rằng có sự biểu hiện cao LacZ ở các bệnh cổ trướng ác tính và các khối u khi so với các mô và các tổ chức khác, điều đó gợi lên rằng Ad.E1A có thể đích một cách ưu tiên vào các vị trí u này.

Mô hình ung thư vú