Xét nghiệm mới của Viện Công nghệ Massachusetts sử dụng các tế bào gan chuyên biệt để phát hiện nhanh tổn thương ADN có khả năng gây ung thư.

Theo ước tính, hiện có khoảng 80.000 hóa chất công nghiệp đang được sử dụng trong các sản phẩm như quần áo, dung dịch tẩy rửa, thảm và đồ nội thất. Tuy nhiên, các nhà khoa học có rất ít hoặc không có thông tin về khả năng gây ung thư của phần lớn các hóa chất này.

Việc phát hiện tổn thương ADN trong các tế bào có thể dự đoán khả năng tiến triển của bệnh ung thư, nhưng loại hình xét nghiệm này có độ nhạy còn hạn chế. Nhóm các kỹ sư sinh học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã đưa ra một phương pháp sàng lọc mới mà họ tin rằng có thể thực hiện xét nghiệm nhanh, dễ dàng và chính xác hơn nhiều.

Bevin Engelward, giáo sư kỹ thuật sinh học tại MIT và là tác giả chính của nghiên cứu, hy vọng sử dụng thử nghiệm mới để xác định các chất gây ung thư tiềm năng và tách khỏi môi trường sống và ngăn chặn việc sản xuất chúng với số lượng lớn. Có thể mất hàng thập kỷ tính từ thời gian bạn tiếp xúc với chất gây ung thư và thời gian bạn bị ung thư, vì vậy, các xét nghiệm dự đoán thực sự cần thiết. Cần ngăn ngừa ung thư ngay từ đầu.

Phòng thí nghiệm của GS. Engelward hiện đang nghiên cứu để xác nhận thử nghiệm, sử dụng các tế bào giống tế bào gan của người để chuyển đổi các hóa chất gần giống như các tế bào gan người thật và phát ra tín hiệu đặc biệt khi xuất hiện tổn thương ADN.

Phát hiện tổn thương ADN

Hiện nay, các xét nghiệm về khả năng gây ung thư của các hóa chất liên quan đến việc cho chuột tiếp xúc với hóa chất và sau đó chờ xem liệu chúng có bị ung thư hay không, mất khoảng hai năm.

GS. Engelward đã dành phần lớn thời gian nghiên cứu để phát triển các phương pháp phát hiện tổn thương ADN trong các tế bào, cuối cùng có thể dẫn đến ung thư. Một trong những thiết bị này là CometChip, tiết lộ tổn thương ADN bằng cách đặt ADN vào một dãy các vi lỗ trên tấm gel polymer và sau đó cho tiếp xúc với điện trường. Các sợi ADN đã bị đứt di chuyển xa hơn, tạo thành đuôi hình sao chổi.

Mặc dù thiết bị CometChip phát hiện rất hiệu quả các đứt gãy trong ADN, cũng như các tổn thương ADN dễ dàng chuyển thành các đứt gãy, nhưng nó không thể nhận diện loại tổn thương gọi là tổn thương lớn. Dạng tổn thương này hình thành khi hóa chất dính vào một chuỗi ADN và làm biến dạng cấu trúc xoắn kép, tác động đến biểu hiện gen và sự phân chia tế bào. Các hóa chất gây ra tổn thương này bao gồm aflatoxin (được sản sinh bởi nấm và có thể gây nhiễm độc cây lạc và các loại cây trồng khác) và benzo [a] pyrene có thể hình thành khi thức ăn được nấu ở nhiệt độ cao.

GS. Engelward và các cộng sự đã quyết định thử điều chỉnh CometChip để có thể xác định loại tổn thương ADN này. Để làm điều đó, các nhà nghiên cứu đã khai thác các con đường sửa chữa ADN của các tế bào để tạo ra các đứt gãy. Thông thường, khi một tế bào phát hiện ra tổn thương lớn, nó sẽ cố gắng sửa chữa bằng cách cắt bỏ tổn thương và sau đó thay thế bằng một đoạn ADN mới.

Để xác định những chuỗi ADN bị hỏng đó, nhóm nghiên cứu đã xử lý các tế bào bằng hai hợp chất ngăn chúng tổng hợp ADN mới. Thao tác này đã tạm dừng quá trình sửa chữa và tạo ra chuỗi ADN đơn chưa được sửa chữa mà xét nghiệm Comet có thể phát hiện.

Các nhà nghiên cứu cũng muốn đảm bảo rằng thử nghiệm của họ, được gọi là HepaCometChip, sẽ phát hiện ra các hóa chất chỉ trở nên nguy hiểm sau khi được biến đổi trong gan thông qua một quá trình gọi là sinh hoạt hóa.

Để phát hiện các hóa chất đó, các nhà nghiên cứu đã thực hiện thử nghiệm trên các tế bào gan. Các tế bào gan rất khó nuôi cấy bên ngoài cơ thể, nhưng nhóm nghiên cứu tại MIT đã kết hợp loại tế bào giống như gan gọi là HepaRG, được phát triển bởi một công ty ở Pháp vào trong thử nghiệm mới. Các tế bào sản sinh nhiều enzyme trao đổi chất tương tự được tìm thấy trong các tế bào gan người bình thường và giống như các tế bào gan người, chúng có thể sản sinh các chất trung gian độc hại tiềm tàng gây ra tổn thương lớn.

Tăng độ nhạy

Để thử nghiệm hệ thống mới, đầu tiên các nhà nghiên cứu đã cho các tế bào giống gan tiếp xúc với ánh sáng cực tím được biết đến gây ra các tổn thương lớn. Sau khi xác nhận chúng có khả năng phát hiện các tổn thương này, các nhà khoa học đã thử nghiệm hệ thống với 9 hóa chất, trong đó có 7 hóa chất được biết đến dẫn đến những đứt gãy ADN đơn sợi hay tổn thương lớn và phát hiện ra rằng thử nghiệm phát hiện chính xác tất cả chúng. Toàn bộ quy trình diễn ra từ 2 đến 1 tuần, mang lại khả năng quay vòng nhanh hơn nhiều so với các nghiên cứu trên chuột.

Các nhà khoa học hiện đang nghiên cứu để xác nhận thêm thử nghiệm bằng cách so sánh hiệu quả của nó với dữ liệu cũ từ các nghiên cứu gây ung thư trên chuột nhờ vào nguồn tài trợ của Viện Y tế quốc gia.

N.P.D (NASATI), theo https://scitechdaily.com/new-test-can-quickly-detect-potentially-cancer-causing-dna-damage/, 4/1/2020