Gen trị liệu kháng tạo mạch trong ung thư

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

MỞ ĐẦU

Do những giới hạn của các trị liệu ung thư thông thường (phẫu thuật, xạ trị và hóa trị) cùng với việc nâng cao không ngừng các kiến thức về cơ chế phân tử điều hòa miễn dịch đã dẫn đến gia tăng sự chú ý tới việc phát triển các trị liệu miễn dịch ung thư. Các phương pháp trị liệu miễn dịch chủ động thì tìm cách loại trừ các TB khối u bằng cách tạo ra các đáp ứng miễn dịch (ĐUMD) kháng trực tiếp các KN liên kết khối u. Các kỹ thuật chuyển gen đã đã mở rộng thêm cơ hội trong lĩnh vực này bằng việc gợi ra các phương pháp mới để kích thích ĐUMD. Trong mảng kỹ thuật phát triển các ứng dụng lâm sàng thì các vaccin acid nucleic hay polynucleotid đã nổi bật với tư cách là một phương pháp mới và hiệu quả cho việc cảm ứng các ĐUMD đặc hiệu KN khối u.

Thay vì tiêm chủng với một protein, việc tiêm chủng với một polynucleotid (polynucleotid immunization – PNI) lại dựa trên sự chuyển giao các phân tử DNA hay RNA mã hóa một KN cần quan tâm. Có một số lợi thế đối với phương thức chuyển giao này. Có lẽ điều quan trọng nhất là cả đáp ứng kháng thể và ĐUMD tế bào đều được tạo ra sau khi tiêm chủng với polynucleotid. Sự tổng hợp in vivo KN đã được mã hóa cho phép các protein được xử lý trình diện trên MHC lớp I, thúc đẩy việc sản sinh các CTL giới hạn bởi MHC lớp I. Vì các CTL là các tác nhân trung gian quan trọng của ĐUMD kháng u nên việc kích hoạt KN khối u là rất quan trọng đối với sự thành công của cách tiếp cận vaccin ung thư. Hơn nữa, trái ngược với các vaccin protein được điều chế trong các túc chủ không phải là động vật có vú, ở đây sự tổng hợp KN in vivo cho phép protein cuộn lại và cải biến sau dịch mã một cách thích hợp.

Các vaccin cơ sở DNA cũng biểu hiện trực tiếp KN trong thời gian dài, hỗ trợ cho các ĐUMD kháng u bền bỉ mà về mặt lý thuyết thì sẽ bảo vệ cho bệnh nhân khỏi bị tái phát. Các yếu tố phụ trợ khác để phát triển các chiến lược tiêm chủng dựa trên cơ sở DNA plasmid dễ làm và tương đối rẻ tiền nhưng lại có tính ổn định. Như đã đề cập chi tiết ở trên, các vaccin DNA được điều chế trong các túc chủ vi khuẩn nên tính kích thích miễn dịch có thể di truyền được vì có sự hiện diện của dinucleotid CpG chưa methyl hóa. Những trình tự này kích thích đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu mà không bị ảnh hưởng khi chuyển giao lặp lại vaccin. Điều này trái ngược với các vaccin cơ sở virus vì các ĐUMD được cảm ứng bởi vec tơ hay đã tồn tại từ trước có thể làm giảm đáng kể hiệu quả của vaccin. Xét về độ an toàn thì các vaccin polynucleotid cũng được ưa chuộng hơn các vaccin virus vì không có rủi ro bởi sự tái tổ hợp với các virus dạng hoang dã và các rủi ro bởi đột biến ghép cũng khá thấp. Sau chót là, các vaccin DNA hay RNA có tiềm năng sẵn sàng chuyển giao nhiều epitope và ngay cả nhiều KN trong một mũi tiêm đơn. Một yếu tố quan trọng đối với các khối u là có xu hướng tẩu thoát khỏi sự phát hiện miễn dịch vì các biến thể đã mất hết KN.

Mặc dầu với những lợi thế tiềm tàng và những nghiên cứu tiền lâm sàng đầy khích lệ, nhưng các vaccin polynucleotid cho ung thư vẫn chỉ đạt hoạt tính ở mức tối thiểu trong lâm sàng. Vì nhiều KN khối u chưa đột biến nên việc cảm ứng một ĐUMD đối với KN này đòi hỏi hệ miễn dịch phải có khả năng nhận dạng và dựng lên một đáp ứng hiệu quả đối với một “tự kháng nguyên”. Các nghiên cứu bước đầu cho thấy, việc thiết lập quy trình điều trị ung thư trên người là hết sức khó khăn vì thế việc nâng cao tiềm năng và hiệu lực lâm sàng của các vaccin polynucleotid trở thành tâm điểm của các nghiên cứu trong lĩnh vực này.

Do tính linh hoạt của các vaccin cơ sở DNA hay RNA đã dẫn đến phát triển nhiều phương pháp chuyển giao trong miễn dịch trị liệu ung thư. Vì DNA hay  mRNA có thể được dùng để cải biến các tế bào ex vivo như trong trường hợp các tế bào dendritic đã được thâm nhiễm hay các tế bào khối u đã bị chiếu xạ cho trị liệu vaccin nên trong chương này chúng tôi sẽ tập trung đặc biệt vào sự chuyển giao in vivo các DNA hay RNA cho trị liệu miễn dịch ung thư.

CHUYỂN GEN ACID NUCLEIC CHO VIỆC TIÊM CHỦNG

Việc phát triển các vaccin acid nucleic được lóe lên bởi các quan sát của Wollf và cộng sự khi tiêm trong cơ DNA trần dẫn đến biểu hiện được gen mã hóa bởi các tế bào sợi cơ. Các nghiên cứu tiếp theo đã chứng minh rằng tính khả dụng chung của phương pháp này là biểu hiện được các gen ngoại lai trong nhiều mẫu từ cá đến các động vật cao cấp không phải người. Mặc dầu vậy, việc chuyển DNA vào các sợi cơ thông qua tế bào cơ caveolae và các vi ống T là một quá trình hiệu quả. DNA vẫn duy trì trong nhân ở dạng ngoài nhiễm sắc thể, nhưng lại biểu hiện trong một thời gian dài, phụ thuộc vào tính sinh miễn dịch của protein được mã hóa.

Ulmer và cộng tác lần đầu tiên đã chứng minh khả năng chuyển giao trong cơ các DNA mã hóa một KN virus để tạo nên một đáp ứng miễn dịch giới hạn bởi MHC lớp I của các tế bào CD8⁺ T nhờ sử dụng một plasmid mã hóa protein nucleoprotein A của influenza. Nghiên cứu này đã tạo các lý do để phát triển các vaccin polynucleotid điều trị các bệnh kể cả ung thư mà không phải tuân theo những cách tiếp cận vaccin truyền thống trước đây dựa chủ yếu vào các ĐUMD thể dịch. Ngoài việc phòng bệnh, trị liệu tiêm chủng còn có khả năng kháng lại các bệnh mạn tính.

Cảm ứng các đáp ứng thể dịch và tế bào sau khi chuyển giao acid nucleic không chỉ giới hạn là trong cơ. Da rất giầu các tế bào trình diện KN (APC) như các tế bào Langerhan chưa chín ở biểu bì và các DC ở hạ bì. Tang và cộng sự đã chứng minh khả năng chuyển giao DNA tới da để tạo ĐUMD thể dịch đối với một gen đã được mã hóa. Trong phương pháp này, DNA chỉ được chuyển giao sau khi đã kết tủa thành những vi hạt. Các hạt vàng được chuyển tới da dưới một áp lực được tạo ra bởi một thiết bị bắn đạn. Quá trình này thường hay dùng một súng bắn gen không tạo chấn thương và chỉ cần một lượng rất ít DNA là đã có được một ĐUMD thể dịch (khi so sánh với cách chuyển giao trong cơ). Sự cảm ứng các CTL hiệu ứng có khả năng trung gian thải loại khối u cũng đã được chứng minh trong mô hình khối u có thể truyền ghép được trên chuột.

Tiêm chủng trong da cũng có thể thành công bằng cách tiêm DNA trần hay  chuyển giao toàn hệ thống các hạt nano bọc DNA bằng hệ thống tiêm không kim. Việc phân phối qua mũi các vaccin DNA cũng được khai thác chủ yếu cho việc tiêm chủng kháng lại các bệnh truyền nhiễm, nhưng cũng có thể áp dụng được cho trị liệu ung thư.

Thực tế là, mọi con đường chuyển giao đều dẫn đến tổng hợp kháng thể và cảm ứng ĐUMD đặc hiệu KN, điều đó chứng tỏ rằng việc tiêm chủng polynucleotid rất linh hoạt. Điều quan trọng cần lưu ý là những con đường phân phối khác nhau có thể dẫn đến các ĐUMD tương đối khác nhau về chất và hiệu lực trên người, vấn đề này cũng nên tiếp tục khảo sát.