Hệ vận chuyển thuốc điều trị ung thư kiểm soát giải phóng

Để đạt được mục đích giảm thiểu tác dụng phụ của hóa trị liệu đối với các mô khỏe mạnh,một nhóm nhà khoa học ở Viện nghiên cứu cơ bản Hàn Quốc (IBS – Institute for Basic Science) đã tìm ra hệ vận chuyển thuốc nano mới giúp giải phóng thuốc đúng thời gian và vị trí mong muốn. Nghiên cứu này được đăng trên tạp chí Angewandte Chemie International Edition, trong đó các phân tử kết hợp một cách khá độc đáo. Ngoài ra,với sự phóng thích của thuốc phụ thuộc ánh sáng, thành tựu này có thể cung cấp một cách tiếp cận mới để tăng cường hiệu quả của liệu pháp chống ung thư.

Nhờ vào một quan sát thực tế, các nhà nghiên cứu của IBS tại POSTECH (Đại học Pohang, Hàn Quốc) phát hiện ra rằng các phân tử có hình dạng quả bí ngô có đuôi với tên gọi mono-allyloxylated cucurbit [7] uril hay AO₁CB [7] hoạt động như một chất hoạt động bề mặt với một đầu ưa nước và đuôi kị nước. Chính điều này quyết định cách sắp xếp của chúng trong không gian. Các cucurbiturils, ký hiệu là [CB]_n (n= 5-8, 10,13,14,15) là các chuỗi phân tử lớn có những đặc tính độc đáo và ứng dụng bổ ích, trong đó [CB]₇ được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất trong ứng dụng làm các chất bao gói thuốc, chất màu và protein.

Trong nghiên cứu này, đặc điểm lưỡng tính và khả năng hình thành các túi trong nước của dẫn chất AO₁CB [7] đã được báo cáo. Các phân tích chi tiết đã chỉ ra rằng các đuôi allyloxy kỵ nước trong các phân tử AO₁CB[7]  đã tập hợp lại thành các tiểu phân keo. Tác giả chịu trách nhiệm chính của nhóm nghiên cứu, nhà khoa học Park Kyeng Min nhận thấy việc AO₁CB [7] hình thành dung dịch đục khi lắc trong nước là một tín hiệu rất tích cực. Các nhà nghiên cứu đã tận dụng lợi thế của đặc tính mới phát hiện này và sử dụng các túi này như các chất mang để mang thuốc chống ung thư. Sau đó, bằng cách kiểm soát thời gian và vị trí túi vỡ, thuốc có thể được giải phóng theo đúng yêu cầu.

Hình 1: Mô hình phân tử AO₁CB [7] (A, B), hình ảnh AO₁CB [7] đục khi lắc trong nước (C)

Ngoài việc giúp AO₁CB[7]  tự lắp ráp lại, đuôi allyloxy cũng đáp ứng với ánh sáng: nó có thể tương tác với các phân tử như glutathion thường có trong tế bào khi chiếu tia UV (bước sóng 365 nanomet). Tương tự như một bong bóng xà phòng bị vỡ, phản ứng giữa các đuôi và các phân tử glutathion làm phá vỡ các túi nhỏ AO₁CB[7].

Hình 2: Hình ảnh DLS (Dynamic Light Scattering, phương pháp tán xạ ánh sáng động) của AO₁CB[7] (nồng độ 0.8mM) trong nước (A), hình ảnh mẫu đông khô (A) dưới kính hiển vi điện tử truyền qua (B) và hình ảnh phóng đại của một trong các túi nano ở hình (B) (C)

Thay vì sử dụng chùm lase đơn photon để thúc đẩy phản ứng giữa đuôi glutathion-allyloxy, các nhà nghiên cứu IBS đã sử dụng chùm lase hai photon hồng ngoại, có khả năng thâm nhập sâu hơn vào các mô với độ chính xác cao hơn. Nói một cách đơn giản, lase hai photon (bước sóng 720 nano mét) là một phương pháp tốt hơn so với lase đơn photon (365 nanô mét) vì nó có thể tiếp cận sâu bên trong với sự phân tán ít hơn. Khi vùng chiếu xạ nhỏ hơn, việc phân phối thuốc sẽ được hạn chế ở khu vực mục tiêu, làm ít gây tổn hại cho các mô lành xung quanh khối u.

Hình 3: Mô tả quá trình tự lắp ráp của phân tử thành các túi có mang thuốc điều trị ung thư

và sự phá vỡ các túi dưới tác dụng của ánh sáng

Nhóm nghiên cứu đã áp dụng công nghệ này để đưa thuốc doxorubicin vào tế bào ung thư cổ tử cung (tế bào HeLa) trong phòng thí nghiệm. Họ quan sát thấy rằng thuốc đã có thể giải phóng khỏi túi, tiếp cận tế bào ung thư và cuối cùng tiêu diệt chúng.

Những nghiên cứu cấp độ tế bào đã minh chứng cho luận điểm đưa ra. Tuy nhiên, cần phải mở rộng công nghệ này sang các mô hình động vật khác như: chuột mang bệnh ung thư, để xác minh tính hiệu quả của nó trên các loại khối u khác.

Tổng hợp

Lê Hoàng Hảo

Tài liệu tham khảo:

1. https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180309095501.htm

2. Kyeng Min Park et al, Mono-allyloxylated cucurbit[7]uril acts as an unconventional amphiphile to form light-responsive vesicles, Angewandte chemie, 2018, DOI: 1002/ange.201713059